Расчет и анализ систем управления электрическим подвижным составом переменного тока: Комплексный подход к курсовой работе

В мире, где скорость и эффективность играют ключевую роль в логистике и пассажирских перевозках, электрический подвижной состав (ЭПС) занимает центральное место в железнодорожной отрасли. Особенно выделяется ЭПС переменного тока, который благодаря своим уникальным особенностям, таким как возможность размещения тяговых подстанций на значительно больших расстояниях (60-70 км по сравнению с 20-30 км для постоянного тока) и снижение расхода меди за счет уменьшения сечения контактного провода, является основой современных электрифицированных железных дорог. Однако за этими преимуществами скрывается более сложная система управления, требующая глубокого понимания и точных расчетов.

Данная курсовая работа посвящена всестороннему исследованию систем управления электрическим подвижным составом переменного тока. Мы не просто перечислим компоненты, но и погрузимся в их взаимосвязи, методики расчетов и принципы функционирования, чтобы сформировать полное представление о том, как эти сложные машины приводятся в движение. От теоретических основ электротехники до современных тенденций в энергоэффективности и автоматизации — каждый аспект будет рассмотрен с академической точностью, применительно к реальным инженерным задачам. Цель работы — предоставить студенту технического вуза исчерпывающий и структурированный план для глубокого исследования, который позволит не только успешно выполнить курсовой проект, но и заложить фундамент для дальнейшего профессионального роста в области железнодорожного транспорта и электротехники. И что из этого следует? Глубокое понимание этих принципов открывает двери для разработки инновационных решений, способных значительно улучшить параметры транспортных систем будущего.

Общие принципы и компонентная база систем управления ЭПС переменного тока

Электрический подвижной состав переменного тока представляет собой сложный электротехнический комплекс, функционирование которого основано на принципах преобразования и управления электрической энергией. В отличие от систем постоянного тока, где тяговые подстанции расположены ближе и напряжение в контактной сети ниже, системы переменного тока оперируют более высокими напряжениями и позволяют оптимизировать инфраструктурные затраты, но требуют более сложного бортового оборудования.

Особенности электрического подвижного состава переменного тока

Переход на переменный ток в железнодорожной электрификации был обусловлен рядом экономических и технических преимуществ, которые, однако, привели к появлению новых инженерных задач. Главное из них — это возможность увеличения расстояния между тяговыми подстанциями до 60-70 км, в то время как для постоянного тока этот показатель составляет всего 20-30 км. Это значительно сокращает капитальные затраты на строительство и обслуживание подстанций. Кроме того, более высокое напряжение (номинальное напряжение 25000 В, частота 50 Гц) позволяет уменьшить токи в контактной сети, что, в свою очередь, дает возможность снизить сечение контактного провода, сокращая расход дорогостоящей меди.

Однако эти преимущества не приходят без компромиссов. Электровозы переменного тока, как правило, имеют более сложную силовую схему, больший объем оборудования и, как следствие, более высокий сцепной вес по сравнению с их аналогами постоянного тока. Кроме того, наличие бортовых преобразователей (трансформатор, выпрямительная установка) приводит к дополнительным потерям энергии, из-за чего эксплуатационный коэффициент полезного действия (КПД) электровозов переменного тока может быть на 5-6% ниже, чем у электровозов постоянного тока. Эти потери связаны с тепловыделением в полупроводниковых элементах и магнитопроводах.

Основное электрооборудование: Состав и назначение

Электрическое оборудование электровоза переменного тока кардинально отличается от постоянного тока, в первую очередь наличием тягового трансформатора и выпрямительной установки, которые являются ключевыми звеньями в цепи преобразования энергии. Силовая схема электровоза переменного тока включает в себя как крышевое, так и кузовное оборудование.

Крышевое оборудование предназначено для съема тока с контактной сети и его первичной обработки:

• Токоприемник (пантограф): Устройство для надежного электрического контакта с контактным проводом.
• Электропневматический главный выключатель (ГВ): Высоковольтный аппарат защиты, предназначенный для отключения силовой цепи при аварийных режимах (например, коротких замыканиях) и для коммутации цепи при нормальной работе.
• Жалюзи вентиляторов, изоляторы, шины, межсекционные шунты, главные воздушные резервуары: Компоненты, обеспечивающие охлаждение, изоляцию, передачу тока и хранение сжатого воздуха для пневматических систем.

Оборудование, расположенное в кузове электровоза, отвечает за основное преобразование и распределение энергии:

• Тяговый трансформатор: Понижает высокое напряжение контактной сети до уровня, пригодного для питания тяговых двигателей и вспомогательных цепей.
• Выпрямительные установки или выпрямительно-инверторные преобразователи (ВИП): Преобразуют переменный ток, полученный от трансформатора, в постоянный (или пульсирующий) для питания тяговых двигателей. Современные ВИП, использующие полупроводники, такие как тиристоры, позволяют плавно регулировать напряжение на тяговых электродвигателях (ТЭД) путем изменения угла открытия тиристоров. Это также обеспечивает возможность инвертирования постоянного тока обратно в переменный при рекуперативном торможении, возвращая энергию в контактную сеть.
• Переходный и сглаживающие реакторы: Используются для сглаживания пульсаций выпрямленного тока, ограничения пусковых токов и улучшения коммутации ТЭД.
• Мотор-вентиляторы: Обеспечивают принудительное охлаждение основного оборудования (трансформатора, преобразователей, двигателей).

Тяговые электродвигатели (ТЭД) в системах переменного тока

Тяговые электродвигатели — это «сердце» электровоза, преобразующее электрическую энергию в механическую для приведения в движение колесных пар. В системах переменного тока исторически применялись коллекторные двигатели пульсирующего тока, а в современных решениях все чаще используются бесколлекторные асинхронные или синхронные машины, а также линейные электродвигатели для высокоскоростного ЭПС.

Принципы работы и классификация ТЭД:

• Коллекторные двигатели пульсирующего тока: Наиболее распространенный тип на многих действующих электровозах переменного тока. Они питаются от выпрямительной установки, и их конструкция оптимизирована для работы с пульсирующим током, что требует специальных мер для обеспечения коммутации и снижения нагрева.
• Бесколлекторные (асинхронные/синхронные) двигатели: Представляют собой современное направление развития. Они отличаются высокой надежностью, отсутствием щеточно-коллекторного узла (что снижает эксплуатационные расходы) и лучшими динамическими характеристиками. Для их питания требуются сложные инверторные преобразователи частоты.
• Линейные электродвигатели: Применяются на высокоскоростном наземном транспорте, таком как маглев, для решения проблемы снижения коэффициента сцепления колес с рельсами при высоких скоростях. Они обеспечивают бесконтактную тягу, что позволяет реализовывать высокие силы тяги без ограничений по сцеплению.

Специфика питания и регулирования:
На электровозах переменного тока ТЭД питаются от тягового трансформатора через выпрямительную установку с кремниевыми полупроводниками. Это позволяет оптимизировать величину напряжения на электродвигателе. Одной из ключевых особенностей является то, что тяговые электродвигатели на электровозах переменного тока, как правило, соединены параллельно. Это улучшает тяговые свойства, обеспечивает более равномерное распределение нагрузки между двигателями и упрощает электрическую схему, поскольку отпадает необходимость в сложных схемах переключения двигателей (как это часто бывает на электровозах постоянного тока).

Методы регулирования скорости:
Скорость электровоза переменного тока регулируется изменением напряжения на ТЭД. Это достигается двумя основными способами:

1. Переключение выводов вторичной обмотки тягового трансформатора: Традиционный ступенчатый метод, при котором ТЭД подключаются к разным отпайкам обмотки, обеспечивая дискретное изменение напряжения.
2. Изменение угла открытия тиристоров в выпрямительно-инверторных преобразователях (ВИП): Современный, более плавный и энергоэффективный метод. Управление тиристорами позволяет непрерывно регулировать среднее значение выпрямленного напряжения, подаваемого на ТЭД, что устраняет необходимость в пусковых реостатах и значительно повышает КПД системы.

Вспомогательное оборудование и системы электропитания низкого напряжения

Помимо тягового привода, электровоз оснащен множеством вспомогательных систем, обеспечивающих его нормальное функционирование и комфорт для локомотивной бригады.

Привод вспомогательных машин:
Вспомогательные машины, такие как вентиляторы охлаждения, мотор-компрессоры для пневматических систем, маслонасосы для системы охлаждения трансформатора, имеют привод от асинхронных двигателей трехфазного тока напряжением 380 В. Питание этих двигателей осуществляется от расщепителя фаз, который преобразует однофазный ток, снимаемый с тягового трансформатора, в трехфазный.

Источники питания цепей управления и освещения:
Для питания цепей управления, освещения и зарядки аккумуляторной батареи используется ток низкого напряжения (обычно 50 В). Источниками этого тока могут служить генераторы тока управления (например, вспомогательные генераторы, приводимые от ТЭД или отдельных электродвигателей) или современные полупроводниковые преобразователи (статические преобразователи), которые более компактны, надежны и эффективны. Аккумуляторная батарея обеспечивает питание этих цепей при выключенном или обесточенном электровозе, а также в аварийных ситуациях.

Элементы силовой схемы: Тяговые трансформаторы и реакторы

Фундаментальное отличие электрического подвижного состава переменного тока от постоянного тока кроется в архитектуре его силовой схемы, центральное место в которой занимают тяговые трансформаторы и различные типы реакторов. Эти элементы не только адаптируют напряжение контактной сети для тяговых двигателей, но и играют критически важную роль в формировании качества тока, сглаживании пульсаций и обеспечении стабильности работы всего электровоза.

Тяговые трансформаторы: Устройство, принцип действия и характеристики

Тяговый трансформатор — это ключевой элемент, служащий для понижения высокого напряжения (25 кВ) контактной сети до уровня, необходимого для питания тяговых двигателей (обычно 750-1000 В на коллекторе ТЭД пульсирующего тока), а также для обеспечения электроэнергией измерительных приборов, систем отопления и вспомогательных машин.

Теоретические основы и принцип действия:
Действие трансформатора основано на принципе взаимной индукции. Простейший трансформатор состоит из магнитопровода (сердечника), собранного из тонких листов электротехнической стали для минимизации потерь на вихревые токи, и двух электрически не связанных между собой обмоток: первичной (высшего напряжения) и вторичной (низшего напряжения) с разным числом витков.
Когда к первичной обмотке прикладывается переменное напряжение, в ней протекает переменный ток, который создает переменный магнитный поток в сердечнике. Этот магнитный поток, пронизывая витки обеих обмоток, индуктирует в них электродвижущую силу (ЭДС). Величина ЭДС, индуктируемой в каждом витке, определяется на основании общего закона электромагнитной индукции:
ε = −N (dΦ/dt)
где ε — индуктируемая ЭДС, N — число витков, dΦ/dt — скорость изменения магнитного потока.
Для синусоидального потока Φ(t) = Φ_msinωt, индуктируемая ЭДС будет:
ε = −ωΦmcosωt = ωΦmsin(ωt − π/2)
А амплитудное значение ЭДС, индуктируемой в каждом витке:
εвит = ωΦm = 2πfΦm
Индуктированные ЭДС в обмотках трансформатора прямо пропорциональны числам витков:
ε1 / ε2 = w1 / w2 = K
где K — коэффициент трансформации, представляющий собой отношение ЭДС обмотки высшего напряжения к ЭДС обмотки низшего напряжения. Все тяговые трансформаторы ЭПС являются понижающими, то есть K > 1.

Конструктивные особенности и системы охлаждения:
Помимо вторичной обмотки для питания тяговых двигателей, тяговый трансформатор имеет дополнительные обмотки низкого напряжения для вспомогательных электромашин и систем отопления поезда.
Из-за значительных мощностей (десятки мегавольт-ампер) и компактных размеров, тяговые трансформаторы электровозов переменного тока выполняются с интенсивным циркуляционным масло-воздушным охлаждением. Масло циркулирует по баку трансформатора, отводя тепло от обмоток и сердечника, затем проходит через радиаторы, обдуваемые вентиляторами, где тепло передается в окружающий воздух.
Параметры тягового трансформатора (коэффициент трансформации, индуктивность рассеяния, активные сопротивления обмоток) существенно влияют на электромагнитные процессы в тяговом преобразователе и тяговых двигателях, как в режимах тяги, так и при рекуперативном торможении. Неточности в расчете или выборе трансформатора могут привести к снижению энергетических показателей и ухудшению динамики электровоза.

Сглаживающие реакторы: Назначение, устройство и параметры

Сглаживающие реакторы — неотъемлемая часть силовой цепи электровозов переменного тока, особенно при использовании выпрямительных установок, которые преобразуют переменный ток в пульсирующий постоянный.

Применение и принцип действия:
Основное назначение сглаживающих реакторов — уменьшение пульсаций выпрямленного тока в цепи тяговых двигателей пульсирующего тока. Это критически важно для улучшения коммутации тяговых электродвигателей (коллекторных), снижения их нагрева и минимизации дополнительных потерь. Без сглаживающего реактора пульсации тока были бы слишком велики, что приводило бы к искрению на коллекторе, ускоренному износу щеток и обмоток, а также снижению надежности работы ТЭД.
Принцип работы сглаживающего реактора основан на явлении самоиндукции. Когда ток в катушке нарастает, в ней наводится противодействующая ЭДС, препятствующая росту тока. И наоборот, при убывании тока наводится сонаправленная ЭДС, поддерживающая ток. Таким образом, реактор «сглаживает» колебания тока.
Однако полностью сгладить выпрямленный ток практически невозможно без применения реактора, обладающего значительными размерами и массой, что является существенным ограничением для подвижного состава. Чрезмерное сглаживание также может привести к искажению формы кривой тока в контактной сети и увеличению реактивных потерь. Например, сглаживающий реактор РС-53 электровоза ВЛ80С имеет габаритные размеры 915x560x672 мм и массу 810 кг. Аналогичный реактор РС-78 для электровоза ВЛ85 имеет ту же массу 810 кг, номинальный ток 1700 А (продолжительный режим) и начальную индуктивность не менее 5,85 мГн. Дальнейшее увеличение индуктивности сопряжено с неприемлемым ростом габаритов и веса.

Устройство и расчет коэффициента пульсаций:
Сглаживающие реакторы, такие как РС-53 или СР-800, состоят из шихтованного (набранного из листов электротехнической стали) магнитопровода и катушки. Шихтование сердечника снижает потери на вихревые токи.
Коэффициент пульсаций напряжения (k_ПУ) является ключевым показателем эффективности сглаживания и определяется как отношение амплитудного значения переменной составляющей напряжения к среднему выпрямленному напряжению:
kПУ = (UВ − UСРЕДН) / UСРЕДН = Um / UСРЕДН
где Um — амплитудное значение переменной составляющей напряжения, UВ — максимальное значение выпрямленного напряжения, UСРЕДН — среднее выпрямленное напряжение (постоянная составляющая).
Этот коэффициент также зависит от угловой частоты колебаний переменной составляющей ω_ПУ, которая для однофазной сети 50 Гц после однополупериодного выпрямления равна 2πf = 100π рад/с (или f_ПУ = 100 Гц). Для двухполупериодного выпрямления ω_ПУ = 4πf = 200π рад/с (f_ПУ = 100 Гц).

Другие типы реакторов: Переходные, индуктивные шунты, дроссели

Помимо сглаживающих, в силовой цепи электровоза используются и другие типы индуктивных элементов, каждый из которых выполняет свою специфическую функцию.

• Переходные реакторы: Применяются для ограничения тока в секции обмотки трансформатора в момент переключения с одной ступени регулирования напряжения на другую. Это позволяет минимизировать токовые броски и уменьшить износ контактов главного контроллера или тиристорных коммутаторов. Обмотки переходного реактора часто шунтированы конденсаторами для уменьшения коммутационных перенапряжений на контакторах и снижения их подгара. Сами конденсаторы, в свою очередь, шунтируются разрядными резисторами для безопасного отвода заряда при отключении.
• Индуктивные шунты: Используются для более равномерного распределения тока между обмотками возбуждения ТЭД и резисторами ослабления возбуждения. Это особенно актуально для поддержания стабильности работы двигателей при изменении режимов возбуждения.
• Дроссели: Представляют собой регулируемые индуктивные сопротивления, которые используются в цепях переменного тока для регулировки токов. Например, дроссели совместно с R-С-цепями могут снижать уровень радиопомех на электровозе, вызванных коммутационными процессами в силовой электронике.

Понимание роли каждого из этих элементов критически важно для анализа и проектирования систем управления ЭПС переменного тока, поскольку они напрямую влияют на энергетические показатели, надежность и безопасность всего комплекса.

Расчет и анализ характеристик тягового привода и преобразователей

Сердце системы управления электровозом — это тяговый привод и его преобразователи. Понимание и умение рассчитывать их характеристики являются основой для эффективного управления движением поезда. Эти расчеты позволяют не только предсказывать поведение электровоза в различных режимах, но и оптимизировать его работу.

Регулирование частоты вращения и силы тяги ТЭД

Тяговые двигатели должны обеспечивать регулирование частоты вращения и, соответственно, силы тяги (вращающего момента) в широких пределах. Это необходимо для изменения скорости поезда и преодоления различных сопротивлений движению (подъемы, ускорения).

Диапазон регулирования и ослабление поля:
Для тяговых двигателей пульсирующего тока ослабление поля может достигать 50%. Этот метод широко используется для расширения диапазона регулирования скорости и снижения нагрузки на тяговый трансформатор. Ослабление поля достигается путем шунтирования обмоток возбуждения ТЭД резисторами, что позволяет уменьшить магнитный поток и увеличить частоту вращения при том же напряжении якоря. Таким образом, обеспечивается эффективная работа в диапазоне скоростей от нуля до номинальной и даже выше.

Номинальные параметры ТЭД пульсирующего тока:
Современные тяговые электродвигатели пульсирующего тока, применяемые на электровозах, обычно имеют следующие номинальные параметры:

• Номинальное напряжение на коллекторе: 750–1000 В (максимальное может достигать 1200 В).
• Сила тока: до 1200 А.
• Мощность: до 1000 кВт на один двигатель.

Методы регулирования напряжения на ТЭД:
Скорость и сила тяги регулируются изменением напряжения, подаваемого на ТЭД. Это может быть реализовано двумя основными способами:

1. Переключение обмоток тягового трансформатора: Традиционный ступенчатый метод, когда тяговые двигатели подключаются к различным выводам вторичной или автотрансформаторной обмотки, обеспечивая дискретное изменение напряжения.
2. Изменение угла открытия тиристоров: В современных выпрямительно-инверторных преобразователях (ВИП) используется фазовое регулирование, позволяющее плавно изменять среднее значение выпрямленного напряжения, подаваемого на ТЭД, путем управления моментом включения (открытия) тиристоров.

Расчет внешних и тяговых характеристик электровоза

Для проектирования и анализа работы электровоза критически важны его внешние и тяговые характеристики, которые описывают взаимосвязь между электрическими параметрами и механическим движением.

Внешняя характеристика преобразовательной установки:
Зависимость выпрямленного напряжения от тока электродвигателя называется внешней характеристикой преобразовательной установки и обозначается как U_ТЭД = φ(I_ТЭД). Эта характеристика является исходной для построения расчетных тяговых характеристик электровоза, поскольку она определяет напряжение, доступное для двигателей при различных токовых нагрузках.
Например, для ВИП с фазовым регулированием, U_ТЭД снижается с ростом I_ТЭД из-за падения напряжения на внутреннем сопротивлении преобразователя и индуктивного сопротивления трансформатора.

Ограничивающие факторы тяговых характеристик:
Поле возможных тяговых характеристик электровоза переменного тока ограничивается несколькими ключевыми факторами:

• Условия сцепления колес с рельсами: Максимальная сила тяги, которую может реализовать электровоз, ограничена коэффициентом сцепления. Превышение этого предела приводит к боксованию.
• Допустимый ток (ток коммутации) ТЭД: Существует максимальный ток, который может длительно протекать через ТЭД без перегрева или ухудшения коммутации.
• Максимальная скорость движения: Конструктивные ограничения и требования безопасности определяют предельную скорость.

Методика расчета характеристик:
При расчете характеристик тягового привода независимой переменной обычно является ток якоря (I_я), а расчеты выполняются при постоянном значении напряжения на токоприемнике электровоза (25000 В переменного тока) и заданном выпрямленном напряжении, подаваемом на ТЭД. Важно отметить, что указанное в исходных данных напряжение 3000 В, при расчете характеристик тягового привода электровоза переменно-постоянного тока, относится не к напряжению контактной сети, а к выпрямленному напряжению, подаваемому на тяговые двигатели после понижения напряжения контактной сети тяговым трансформатором и его выпрямления. Номинальное напряжение ТЭД пульсирующего тока составляет 750-1000 В.

Учет сопротивлений и пусковых резисторов:
Для точного расчета необходимо учитывать сопротивления обмоток ТЭД:

• Сопротивление обмотки якоря, дополнительных полюсов и компенсационной обмотки: r_я = 0,09 Ом.
• Сопротивление обмоток главных полюсов (обмотки возбуждения): r_в = 0,06 Ом.

Ток возбуждения двигателя I_В = β × I_я, где β — коэффициент, учитывающий соотношение токов.
Общее сопротивление цепи ТЭД при расчетах: r_ТЭД = r_я + β × r_в.
Величина пускового резистора R’ (если таковые используются для ограничения пусковых токов на ранних этапах разгона) зависит от схемы соединения ТЭД:

• При последовательном соединении ТЭД: R’ = 7 Ом.
• При последовательно-параллельном соединении: R’ = 1,6 Ом.
• При параллельном соединении: R’ = 0,6 Ом.

На электровозах переменного тока ТЭД чаще всего соединены параллельно. Задумывались ли вы, насколько это упрощает схемотехнику и повышает надежность системы?

Коэффициент мощности и потребляемая мощность

Оценка энергетических показателей электровоза невозможна без анализа коэффициента мощности, который отражает эффективность использования электрической энергии.

Коэффициент мощности выпрямительной установки (K_м):
Коэффициент мощности K_м для выпрямительной установки определяется произведением коэффициента сдвига cosφ₁ (косинуса угла сдвига фаз между первой гармоникой тока и напряжением) и коэффициента искажения кривой формы тока ν (отношение первой гармоники тока к полному току):
Kм = cosφ1 × ν
Низкие значения K_м указывают на значительную величину реактивной мощности, что негативно сказывается на энергоэффективности системы.

Разложение кривой тока в ряд Фурье:
Для определения cosφ₁ и ν, а также для анализа гармонического состава тока, кривую тока первичной обмотки трансформатора необходимо разложить в ряд Фурье. Это позволяет выделить основную (первую) гармонику и высшие гармоники, которые вносят искажения в форму кривой тока.

Расчет общей потребляемой мощности (P_i):
Общая потребляемая (кажущаяся) мощность P_i определяется как геометрическая сумма активных (P_a) и реактивных (P_r) нагрузок всех потребителей электровоза:
Pi = √((ΣPa)2 + (ΣPr)2)
где ΣP_a — суммарная активная мощность, ΣP_r — суммарная реактивная мощность.

Формула для общего коэффициента мощности (cosφ):
Общий коэффициент мощности всего электровоза (на стороне контактной сети) определяется как отношение суммарной активной мощности к общей кажущейся мощности:
cosφ = ΣPa / Pi = ΣPa / √((ΣPa)2 + (ΣPr)2)
Низкий общий коэффициент мощности, особенно менее 0,8, приводит к увеличению потерь в тяговой сети, снижению пропускной способности линий электропередачи, увеличению падения напряжения и недоиспользованию установленной мощности тяговых подстанций. Поэтому оптимизация K_м и cosφ является одной из приоритетных задач при проектировании и модернизации ЭПС переменного тока.

Защита силовой цепи и обеспечение безопасности ЭПС переменного тока

Надежность и безопасность эксплуатации электрического подвижного состава переменного тока напрямую зависят от эффективности систем защиты. Эти системы призваны предотвращать аварии, минимизировать повреждения оборудования при нештатных ситуациях и обеспечивать бесперебойное движение. Электровозы насыщены различными уровнями защиты, от высоковольтных цепей до индивидуальных двигателей.

Защита от коротких замыканий и перенапряжений

Электрические цепи электровоза работают при высоких напряжениях и токах, что делает их уязвимыми для коротких замыканий и перенапряжений.

• Главный выключатель и токовое реле РМТ: Силовые цепи защищены от коротких замыканий главным выключателем (ГВ), который является основным аппаратом защиты от сверхтоков. Отключение ГВ происходит по сигналу токового реле РМТ, которое срабатывает при токах в первичной обмотке тягового трансформатора, превышающих уставку 250 А ± 10 %. Это обеспечивает быстрое обесточивание всей силовой схемы электровоза при возникновении КЗ.
• Защита от атмосферных перенапряжений: Высоковольтное оборудование (25 кВ), включая тяговый трансформатор, крайне чувствительно к атмосферным перенапряжениям (например, от ударов молнии). Для их защиты применяются специальные разрядники, которые при превышении порогового напряжения отводят избыточную энергию в землю, тем самым предотвращая пробой изоляции.
• Защита от коммутационных перенапряжений: Вторичная обмотка трансформатора, контакторы главного контроллера и выпрямительные установки подвержены коммутационным перенапряжениям, возникающим при быстром изменении токов в индуктивных цепях. Для их подавления используются комплексные решения:
  • Разрядники: Аналогичны тем, что защищают от атмосферных перенапряжений, но рассчитаны на другие уровни энергии и скорости срабатывания.
  • R-С-цепи (резисторно-конденсаторные цепи): Эти цепи, состоящие из резистора и конденсатора, включенных параллельно защищаемому элементу, демпфируют колебания напряжения, поглощая энергию перенапряжения и рассеивая ее в виде тепла. Совместно с дросселями ДП, R-С-цепи также эффективно снижают уровень радиопомех, генерируемых коммутационными процессами на электровозе.
• Роль переходного реактора и шунтирующих конденсаторов: Обмотки переходного реактора, используемого для ограничения тока при переключении ступеней напряжения, шунтируются конденсаторами. Эти конденсаторы уменьшают коммутационные перенапряжения на контакторах, что предотвращает их подгар и увеличивает срок службы. Конденсаторы, в свою очередь, шунтируются разрядными резисторами, обеспечивающими безопасное разряжение конденсаторов после отключения цепи.

Защита от замыканий на землю и перегрузок

Помимо катастрофических коротких замыканий, необходимо защищать электровоз от менее очевидных, но не менее опасных режимов, таких как замыкания на землю и длительные перегрузки.

• Реле заземления: Защита от замыканий на землю осуществляется специальными реле заземления. Эти реле постоянно контролируют изоляцию силовой цепи относительно корпуса электровоза (земли). При обнаружении утечки тока на землю, реле срабатывает и действует на отключение главного выключателя, предотвращая распространение повреждения и обеспечивая безопасность персонала.
• Защита тяговых двигателей от перегрузки: Тяговые двигатели — самые нагруженные элементы электровоза. Их защита от длительных перегрузок осуществляется токовыми реле, такими как РТ35, РТ36, с уставкой тока 750 ± 30 А. При превышении этого тока реле срабатывает, подавая световой сигнал на пульт машиниста и, через промежуточное реле, отключает главный выключатель. Это предотвращает недопустимый нагрев обмоток ТЭД и их выход из строя.
• Максимальная токовая защита: Для ограничения кратковременных, но высоких перегрузок ТЭД используется максимальная токовая защита на электромагнитных реле. Эти реле включаются в каждую параллельную цепь двигателей. Срабатывание такой защиты происходит очень быстро, в течение 0,04-0,06 с, а ее уставка регулируется в диапазоне от 200 до 500 А, что позволяет защитить двигатели от динамических перегрузок, например, при трогании с места или резком изменении нагрузки.
• Дифференциальная защита выпрямительных установок: Для защиты выпрямительных установок от внутренних коротких замыканий (например, пробой одного из полупроводниковых вентилей) применяется дифференциальная защита. Она сравнивает токи на входе и выходе установки. При неравенстве токов (что указывает на внутреннее повреждение) защита срабатывает, отключая поврежденную установку.

Специализированные системы защиты

Современные электровозы оснащаются интеллектуальными системами, которые предотвращают не только электрические, но и механические неисправности, влияющие на тягу.

• Автоматическая система защиты от боксования: Боксование (проскальзывание колесных пар относительно рельсов) приводит к потере тяги, повреждению колес и рельсов. Автоматическая система защиты от боксования использует датчики, контролирующие частоту вращения колесных пар. При обнаружении разницы скоростей (признак боксования) система подает световой сигнал машинисту, автоматически подсыпает песок под колеса для улучшения сцепления и, в зависимости от интенсивности боксования, может вводить секции пусковых резисторов или уменьшать напряжение на ТЭД для снижения крутящего момента.
• Генераторная защита: В режиме электрического торможения (рекуперативного или реостатного) тяговые двигатели переходят в генераторный режим. Генераторная защита с полупроводниковыми диодами предотвращает возникновение значительных генераторных токов, которые могут повредить двигатели в цепи ослабления возбуждения ТЭД. Эти токи, превышающие номинальные значения, могут привести к недопустимому нагреву обмоток и выходу оборудования из строя.
• Дистанционные защиты фидеров контактной сети: Для защиты фидеров контактной сети на участках переменного тока применяются дистанционные защиты. Эти защиты реагируют на сопротивление петли короткого замыкания и угол сдвига фаз между током и напряжением. Они способны определить место повреждения и избирательно отключить только поврежденный участок, минимизируя сбои в движении поездов.

Комплексное применение этих систем защиты обеспечивает высокий уровень надежности, безопасности и стабильности работы электрического подвижного состава переменного тока, позволяя ему эффективно функционировать в самых разнообразных эксплуатационных условиях. Какой важный нюанс здесь упускается? Каждая из этих систем требует регулярной калибровки и проверки, чтобы гарантировать максимальную эффективность и своевременное срабатывание, что является основой безаварийной работы.

Современные тенденции, энергоэффективность и автоматизация систем управления ЭПС переменного тока

Железнодорожная отрасль постоянно стремится к повышению эффективности и экологичности. В контексте электрического подвижного состава переменного тока это означает неустанный поиск решений для улучшения энергетических показателей и внедрения передовых систем автоматизации.

Повышение энергетической эффективности

Одной из основных проблем, стоящих перед разработчиками и эксплуатантами ЭПС переменного тока, является повышение энергетических показателей: коэффициента полезного действия (КПД), коэффициента мощности и общего коэффициента энергетической эффективности. Номинальный КПД современных электровозов находится в диапазоне 0,85-0,9, что достаточно высоко, но есть потенциал для улучшения. Однако гораздо более острой проблемой является низкий коэффициент мощности, особенно в режиме рекуперативного торможения на действующих отечественных электровозах переменного тока, где он может не превышать 0,65 на высшей зоне регулирования напряжения.

Последствия низкого коэффициента мощности: Низкие значения коэффициента мощности указывают на большую величину реактивной мощности, потребляемой электровозом из сети. Это приводит к ряду негативных последствий:

• Снижение пропускной способности линий электропередачи, поскольку часть мощности «пусто» циркулирует, не выполняя полезной работы.
• Увеличение падения напряжения в тяговой сети, что может негативно сказаться на работе других потребителей и самого электровоза.
• Недоиспользование установленной мощности всей системы тягового электроснабжения (тяговых подстанций).

Стратегии ОАО «РЖД» по энергосбережению: В ответ на эти вызовы ОАО «РЖД» уделяет огромное внимание повышению э��ергоэффективности перевозочного процесса. В рамках «Энергетической стратегии ОАО «РЖД» на период до 2020 года и на перспективу до 2030 года», а также последующей стратегии до 2025 года и на перспективу до 2035 года, ежегодно формируется и реализуется Программа энергосбережения. Эта программа приносит ощутимые результаты: в 2021 году повышение энергоэффективности производственной деятельности составило 0,6%, а общий объем экономии топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) достиг 4221,6 ТДж, что эквивалентно 4,0 млрд руб. В 2023 году экономия ТЭР составила 5872,4 ТДж на сумму 6,463 млрд руб., в том числе 548,3 млн кВт·ч электроэнергии от перевозочного процесса.

Применение четырехквадрантных преобразователей (4q-s преобразователей): Решение проблемы низкого коэффициента мощности и повышения энергоэффективности тягового электропривода ЭПС переменного тока видится в применении четырехквадрантных преобразователей. В отличие от традиционных ВИП, которые имеют значительно более низкие энергетические показатели, особенно в режиме рекуперации (до 0,65), 4q-s преобразователи позволяют довести коэффициент мощности до 0,8-0,9. Это достигается за счет активного управления током в контактной сети, что позволяет не только потреблять активную мощность, но и генерировать или потреблять реактивную мощность по заданному закону, компенсируя искажения.

Влияние традиционных выпрямителей на тяговую сеть: Использование традиционных выпрямителей переменного напряжения приводит к значительным искажениям тока в тяговой сети. Эти искажения проявляются в виде высших гармоник, которые вызывают дополнительные потери в контактной сети, тяговых подстанциях и трансформаторах, а также ухудшают электромагнитную совместимость ЭПС с системой электроснабжения, что может привести к сбоям в работе релейной защиты и автоматики.

Компенсация реактивной мощности: Для улучшения энергетических показателей системы тягового электроснабжения, помимо совершенствования бортовых преобразователей, применяется установка устройств компенсации реактивной мощности (КРМ) на тяговых подстанциях. Однако важно понимать, что это влияет на общую мощность подстанции и передачу энергии по магистральным линиям, но не влияет на потери в самой контактной сети, которые зависят от коэффициента мощности на токоприемнике электровоза.

Развитие рекуперативного торможения

Рекуперативное торможение — это не просто современная тенденция, а ключевой элемент энергоэффективности, активно развивавшийся в России с середины XX века.

Принцип ресурсосберегающего рекуперативного торможения: Суть рекуперативного торможения заключается в переключении тяговых электродвигателей в генераторный режим, при котором они начинают вырабатывать электроэнергию, возвращая ее обратно в контактную сеть, а не рассеивая в виде тепла на тормозных резисторах (как при реостатном торможении) или на механических колодках. Активное развитие рекуперативного торможения в СССР началось в 1960-х годах с выпуском экспериментальной серии электровозов ВЛ60Р, оснащенных ртутными (игнитронными) преобразователями. Уже в 1933 году на Сурамском перевале был зафиксирован возврат энергии в сеть благодаря рекуперации. В период 1964-1974 годов среднегодовой возврат электроэнергии электровозами ВЛ60Р на Дальневосточной железной дороге составлял 12-18% от расхода энергии на тягу поездов. Сегодня этот режим применяется на современных российских электровозах серии «Ермак» и ЭП1в/и.

Преимущества рекуперативного торможения:

• Снижение износа тормозных колодок и бандажей: Электрическое торможение значительно уменьшает нагрузку на механические тормоза, продлевая срок их службы в 2-2,5 раза, что подтверждается на гибридных автомобилях.
• Экономия электроэнергии: Возврат энергии в сеть позволяет сократить общее потребление электроэнергии. В метрополитенах экономия может достигать 25-30%, а для грузовых электровозов — сотни тысяч рублей в год на один состав. Современные системы рекуперативного торможения обеспечивают возврат электроэнергии в среднем на уровне 23-26%.
• Снижение нагрузок на тяговые подстанции: Возвращаемая энергия уменьшает пиковые нагрузки на подстанции.
• Увеличение жесткости тормозных характеристик: Электрическое торможение обеспечивает более стабильную и контролируемую силу торможения.
• Повышение безопасности движения: Надежное и эффективное торможение в различных условиях.

Автоматизация и асинхронный тяговый привод

Эволюция силовой полупроводниковой техники привела к революционным изменениям в управлении тяговым приводом.

Переход к асинхронному тяговому приводу: Развитие полупроводниковых технологий позволило отказаться от менее экономичной реостатной системы управления коллекторными ТЭД, заменив ее более эффективной импульсной системой (на базе тиристоров или транзисторов). Следующим шагом стал переход к асинхронному тяговому приводу. Асинхронные двигатели, благодаря своей простоте, надежности и отсутствию коллекторного узла, превосходят коллекторные ТЭД по многим параметрам.

Микропроцессорные системы управления и ПЧ-АД: На современных электровозах с асинхронным тяговым приводом (например, российский электровоз НПМ2) устанавливаются регулируемые электроприводы переменного тока по системе преобразователь частоты — асинхронный двигатель (ПЧ-АД). Управление такими системами осуществляется с помощью сложных микропроцессорных систем автоматического управления. Эти системы не только обеспечивают точное регулирование скорости и силы тяги, но и значительно улучшают динамические характеристики электровоза.

Компенсация боксования: Микропроцессорная система управления играет ключевую роль в снижении вероятности возникновения и эффективной компенсации боксования. Она непрерывно отслеживает скорости вращения всех колесных пар и при малейших признаках проскальзывания оперативно корректирует крутящий момент двигателей, а также активирует систему пескоподачи. Это позволяет максимизировать реализуемую силу тяги и повысить безопасность движения.

Все эти тенденции демонстрируют, что системы управления ЭПС переменного тока продолжают развиваться, становясь все более интеллектуальными, энергоэффективными и надежными, что является залогом прогресса в железнодорожном транспорте.

Математическое моделирование и программные средства в расчете систем управления ЭПС переменного тока

В эпоху цифровизации и высокопроизводительных вычислений, математическое моделирование и использование специализированных программных средств стали незаменимыми инструментами для анализа, проектирования и оптимизации систем управления электрическим подвижным составом. Они позволяют исследовать сложные электромагнитные и механические процессы, которые невозможно или экономически нецелесообразно изучать на реальном оборудовании.

Моделирование тягового трансформатора и привода

Начальной точкой для всестороннего моделирования ЭПС является создание точных моделей его основных компонентов, в частности тягового трансформатора и привода.

• Разработка математических моделей тягового трансформатора: Математическая модель тягового трансформатора — это не просто набор формул, а составная часть комплексной имитационной модели тяговых преобразователей и асинхронного тягового привода электровоза. Она должна учитывать нелинейность магнитных характеристик сердечника, потери в меди и стали, индуктивности рассеяния и активные сопротивления обмоток.
• Использование компьютерных моделей для воспроизведения процессов: Созданная компьютерная модель тягового трансформатора позволяет воспроизводить электромагнитные процессы, максимально близкие к реальным, протекающие в тяговом приводе электровоза переменного тока как в режимах тяги, так и при рекуперативном торможении. Это включает анализ токов, напряжений, магнитных потоков и тепловых режимов работы.
• Применение паспортных данных и опытов ХХ/КЗ: Для точного моделирования основных параметров обмоток тягового трансформатора используются паспортные данные оборудования. Кроме того, критически важными являются результаты опытов холостого хода (ХХ) и короткого замыкания (КЗ). Опыт ХХ позволяет определить потери в сердечнике и параметры намагничивающего контура, а опыт КЗ — активные и индуктивные сопротивления обмоток. Эти данные являются эмпирической основой для калибровки и верификации математической модели.

Моделирование системы тягового электроснабжения и переходных процессов

Моделирование не ограничивается отдельными компонентами, но охватывает всю систему электроснабжения и динамические процессы, возникающие при движении поезда.

• Изучение поведения системы тягового электроснабжения: Моделирование системы тягового электроснабжения переменного тока позволяет изучать ее поведение в различных поездных ситуациях — от нормального движения до экстренного торможения, боксования или коротких замыканий. Результаты таких исследований могут быть использованы для разработки и автоматизации микропроцессорных устройств релейной защиты, настройки их уставок и повышения быстродействия.
• Исследование переходных процессов боксования: Боксование является одним из наиболее нежелательных и сложных динамических процессов. Его исследование проводится на динамической компьютерной модели тягового асинхронного электропривода по системе ПЧ-АД (преобразователь частоты — асинхронный двигатель) для, например, четырехосного электровоза. Такие модели, как правило, реализуются с использованием программного пакета Matlab Simulink, который позволяет строить блочно-ориентированные модели систем управления и электропривода. Моделирование боксования позволяет оптимизировать алгоритмы противобоксовочной защиты и повысить эффективность использования сцепного веса.
• Использование основных положений фундаментальных наук: Математическое моделирование при этом опирается на основные положения физики (электродинамика, механика), теоретической механики (кинематика, динамика), теории электропривода, теории электрических машин и теории систем управления электроприводов. Синтез этих дисциплин обеспечивает комплексный и адекватный подход к созданию моделей.

Анализ энергетической эффективности и гармонического состава

Современные требования к энергоэффективности и качеству электроэнергии делают анализ этих параметров обязательной частью моделирования.

• Применение пакета «MATLAB+Simulink» для оценки энергетической эффективности: Пакет «MATLAB+Simulink» является мощным инструментом для исследования энергетической эффективности различных алгоритмов управления преобразователями. С его помощью можно моделировать различные режимы работы, оценивать потери мощности, определять КПД системы, а также исследовать влияние различных управляющих воздействий на потребление энергии. Это позволяет выбирать оптимальные стратегии управления, направленные на минимизацию энергопотребления.
• Анализ спектрального состава входного тока и напряжения 4q-s преобразователя: Анализ спектрального состава входного тока и напряжения 4q-s преобразователя электровоза переменного тока с использованием компьютерной имитационной модели (например, серии «O’Z-ELR») позволяет исследовать электромагнитные процессы с различными алгоритмами управления силовыми ключами. Целью такого анализа является минимизация высших гармонических составляющих тока и напряжения. Высшие гармоники ухудшают качество электроэнергии, вызывают дополнительные потери и помехи. Моделирование позволяет сравнивать различные методы широтно-импульсной модуляции (ШИМ) и фильтрации для достижения оптимального гармонического состава тока, повышая электромагнитную совместимость электровоза с тяговой сетью.

Математическое моделирование и программные средства являются краеугольным камнем современного инженерного анализа, обеспечивая глубокое понимание и возможность оптимизации систем управления ЭПС переменного тока еще на стадии проектирования.

Заключение

Исследование систем управления электрическим подвижным составом переменного тока, представленное в данной курсовой работе, охватывает широкий спектр вопросов: от фундаментальных принципов электротехники до передовых решений в области энергоэффективности и автоматизации. Мы углубились в архитектуру ЭПС переменного тока, проанализировали особенности его основного оборудования, детально рассмотрели тяговые трансформаторы и реакторы, а также представили методики расчета ключевых характеристик тягового привода и преобразователей. Особое внимание было уделено сложным и многоуровневым системам защиты, обеспечивающим надежность и безопасность эксплуатации.

На протяжении работы мы подчеркивали, как каждый элемент силовой схемы и каждый принцип управления вносит свой вклад в общую производительность и эффективность электровоза. Было показано, что специфическая компоновка оборудования, использование полупроводниковых преобразователей и современные методы регулирования скорости позволяют ЭПС переменного тока решать сложные транспортные задачи. Расчеты тяговых и внешних характеристик, а также анализ коэффициента мощности, являются краеугольным камнем для оценки энергетической эффективности и оптимизации работы подвижного состава.

Обзор современных тенденций выявил неизменный приоритет железнодорожной отрасли в повышении энергоэффективности, что подтверждается стратегиями ОАО «РЖД» и внедрением таких технологий, как четырехквадрантные преобразователи и системы рекуперативного торможения. Переход к асинхронному тяговому приводу и микропроцессорным системам управления подчеркивает движение к более интеллектуальным и автоматизированным решениям, способным эффективно бороться с такими проблемами, как боксование, и обеспечивать более высокую безопасность и комфорт.

Наконец, мы рассмотрели критическую роль математического моделирования и программных средств, таких как MATLAB Simulink, в современном проектировании и анализе. Эти инструменты позволяют не только виртуально воспроизводить сложные процессы и предсказывать поведение системы в различных режимах, но и оптимизировать ее параметры, минимизировать высшие гармоники и повышать общую энергетическую эффективность.

Таким образом, данная курсовая работа не только подтверждает достижение поставленных целей по комплексному изучению систем управления ЭПС переменного тока, но и подчеркивает значимость глубокого понимания всех его аспектов для будущих инженеров. Проведенное исследование закладывает прочную основу для дальнейшего развития и совершенствования железнодорожного транспорта, открывая перспективы для разработки еще более эффективных, безопасных и экологичных решений.

Список использованной литературы

1. Электровоз ВЛ85: руководство по эксплуатации / Б. А. Тушканов, Н. Г. Пушкарев, Л. А. Позднякова. — М.: Транспорт, 1992.
2. Ротанов Н. А. Проектирование систем управления электроподвижным составом / Н. А. Ротанов, Д. Д. Захарченко, А. В. Плакс. – М.: Транспорт, 1986.
3. Чебовский О. Г. Силовые полупроводниковые приборы: справочник / О. Г. Чебовский, Л. Г. Моисеев, Р. И. Недошивин. – 2-е изд. – М.; Энергоатомиздат, 1985.
4. Плакс А. В. Системы управления электрическим подвижным составом / А. В. Плакс. – М.: Маршрут, 2005.
5. Якушев А. Я. Расчет регулировочных и внешних характеристик однофазного четырехзонного выпрямительно-инверторного преобразователя электроподвижного состава / А. Я. Якушев, А. С. Корнев // Вестник Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения. – 2006. – Вып. 1.
6. Расчет систем управления электрическим подвижным составом переменного тока: учеб. пособие / А.В. Плакс, А.С. Мазнев, А.И. Чудаков. СПб.: Петербургский государственный университет путей сообщения, 2010. – 42 с.
7. Глава 5 Тяговые трансформаторы и реакторы электропоездов переменного тока (1985 год). URL: https://sinref.ru/000_uchebniki/04500_jelektr_lokomotivi/008_elektropoezda/020.htm (дата обращения: 11.10.2025).
8. 95. Защита электрических машин и аппаратов в тяговом режиме. URL: https://scbist.com/spravochnik/tyaga-poezdov-i-elektrovs/kak-ustroen-i-rabotaet-elektrovoz/zaschita-elektricheskih-mashin-i-apparatov-v-tyagovom-rezhime.html (дата обращения: 11.10.2025).
9. Защита оборудования электровозов от коротких замыканий и перегрузок. URL: https://scbist.com/spravochnik/tyaga-poezdov-i-elektrovs/kak-ustroen-i-rabotaet-elektrovoz/zaschita-oborudovaniya-elektrovozov-ot-korotkih-zamykaniy-i-peregruzok.html (дата обращения: 11.10.2025).
10. Тяговые трансформаторы. URL: https://scbist.com/spravochnik/elektrotehnika-i-energetika-zhd/elektricheskie-mashiny-i-apparaty-elektropoezdov/20-tyagovye-transformatory.html (дата обращения: 11.10.2025).
11. Реакторы и дроссели. URL: https://scbist.com/spravochnik/elektrotehnika-i-energetika-zhd/elektricheskie-mashiny-i-apparaty-elektropoezdov/21-reaktory-i-drosseli.html (дата обращения: 11.10.2025).
12. Сглаживающие реакторы в цепи тяговых двигателей. URL: https://scbist.com/spravochnik/elektrotehnika-i-energetika-zhd/elektricheskie-mashiny-i-apparaty-elektropoezdov/44-sglazhivayuschie-reaktory-v-cepi-tyagovyh-dvigateley.html (дата обращения: 11.10.2025).
13. 42. Основные технические данные и характеристики. URL: https://scbist.com/spravochnik/elektrotehnika-i-energetika-zhd/elektricheskie-mashiny-i-apparaty-elektropoezdov/42-osnovnye-tehnicheskie-dannye-i-harakteristiki.html (дата обращения: 11.10.2025).
14. ТЯГОВЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ. URL: https://scbist.com/spravochnik/tyaga-poezdov-i-elektrovs/kak-ustroen-i-rabotaet-elektrovoz/4-tyagovye-elektrodvigateli.html (дата обращения: 11.10.2025).
15. Устройство электровозов. URL: https://scbist.com/spravochnik/ustroystvo-elektrovozov.html (дата обращения: 11.10.2025).
16. Энергетическая цепь электровоза переменного тока. URL: https://studref.com/396684/tehnika/energeticheskaya_tsep_elektrovoza_peremennogo_toka (дата обращения: 11.10.2025).
17. Особенности устройства электровозов переменного тока. URL: https://studref.com/396684/tehnika/osobennosti_ustroystva_elektrovozov_peremennogo_toka (дата обращения: 11.10.2025).
18. Сглаживающий реактор РС-53 электровоза BЛ80C. URL: https://sinref.ru/000_uchebniki/04500_jelektr_lokomotivi/009_v80s/053.htm (дата обращения: 11.10.2025).
19. Защита силовых и вспомогательных цепей — Электровозы серии ВЛ. URL: https://vlelectro.ru/vl80_2/zaschita-silovyh-vspomogatelnyh-cepey (дата обращения: 11.10.2025).
20. Реакторы — Электровозы серии ВЛ. URL: https://vlelectro.ru/vl80_2/reaktory (дата обращения: 11.10.2025).
21. Сглаживающий реактор РС-78 — Электровоз ВЛ85. URL: https://vlelectro.ru/vl85_2/sglazhivayuschiy-reaktor-rs-78 (дата обращения: 11.10.2025).
22. ЗАЩИТА СИЛОВЫХ, ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ЦЕПЕЙ И ЦЕПЕЙ УПРАВЛЕНИЯ — Электровоз ВЛ60. URL: https://vlelectro.ru/vl60/zaschita-silovyh-vspomogatelnyh-cepey-cepey-upravleniya (дата обращения: 11.10.2025).
23. Защита оборудования силовых и вспомогательных цепей — Электровоз ВЛ11. URL: https://vlelectro.ru/vl11/zaschita-oborudovaniya-silovyh-vspomogatelnyh-cepey (дата обращения: 11.10.2025).
24. Входные преобразователи ЭПС переменного тока — Электровозы серии ВЛ. URL: https://vlelectro.ru/vl80/vhodnye-preobrazovateli-eps-peremennogo-toka (дата обращения: 11.10.2025).
25. Характеристики электроподвижного состава переменно-постоянного тока. URL: https://railway.uz/ru/informatsionno-spravochnye-materialy/biblioteka/sila-tyagi-i-tyagovye-harakteristiki-lokomotivov/ (дата обращения: 11.10.2025).
26. Сведения о тяговых подстанциях переменного тока. URL: https://railway.uz/ru/informatsionno-spravochnye-materialy/biblioteka/tyagovye-podstantsii-peremennogo-toka/ (дата обращения: 11.10.2025).
27. Тяговый электродвигатель. URL: https://wiki.nashtransport.ru/index.php/%D0%A2%D1%8F%D0%B3%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C (дата обращения: 11.10.2025).
28. Защита тяговой сети переменного тока. URL: https://wiki.nashtransport.ru/index.php/%D0%97%D0%B0%D1%89%D0%B8%D1%82%D0%B0_%D1%82%D1%8F%D0%B3%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B9_%D1%81%D0%B5%D1%82%D0%B8_%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D1%82%D0%BE%D0%BA%D0%B0 (дата обращения: 11.10.2025).
29. Что такое Тяговый трансформатор? URL: https://russian.scotechelectrical.com/news/what-is-a-traction-transformer-66270425.html (дата обращения: 11.10.2025).
30. На правах рукописи — РУТ (МИИТ). URL: https://www.rgups.ru/sites/default/files/publication/Dissertatsiya_Mamonoshina_RR.pdf (дата обращения: 11.10.2025).
31. Расчет характеристик электровоза. URL: https://dspace.susu.ru/xmlui/bitstream/handle/0001.74/12239/6.%20%D0%A0%D0%B0%D1%81%D1%87%D0%B5%D1%82%20%D1%85%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%BA%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B8%D0%BA%20%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B7%D0%B0.pdf (дата обращения: 11.10.2025).
32. 5. Расчеты по электропитанию [1958 Неугасов Н.М., Степанов Н.М., Новиков В.Д. — Проектирование автоматической блокировки на железнодорожном транспорте]. URL: https://railway-transport.ru/books/item/f00/s00/z0000021/st005.shtml (дата обращения: 11.10.2025).
33. Электрические защиты электроприводов. URL: https://sibelectro.com/elektricheskie-zashchity-elektroprivodov/ (дата обращения: 11.10.2025).
34. RU127017U1 — Электровоз переменного тока с асинхронным тяговым приводом. URL: https://patents.google.com/patent/RU127017U1U1 (дата обращения: 11.10.2025).
35. Электровозы переменного тока. URL: https://drivetrend.ru/elektrovozy-peremennogo-toka/ (дата обращения: 11.10.2025).
36. 12.5. Особенности устройства электровозов переменного тока. URL: https://studfile.net/preview/4405391/page:44/ (дата обращения: 11.10.2025).
37. Электровозы переменного тока с асинхронными двигателями. URL: https://studfile.net/preview/4405391/page:44/ (дата обращения: 11.10.2025).
38. Повышение энергоэффективности за счёт улучшения качества электроснабжения. URL: https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=6115 (дата обращения: 11.10.2025).
39. Повышение энергетической эффективности электровозов переменного тока. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/povyshenie-energeticheskoy-effektivnosti-elektrovozov-peremennogo-toka (дата обращения: 11.10.2025).
40. Моделирование системы тягового электроснабжения переменного тока. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/modelirovanie-sistemy-tyagovogo-elektrosnabzheniya-peremennogo-toka (дата обращения: 11.10.2025).
41. Экспериментальное определение внешних характеристик тяговых подстанций переменного тока для выбора параметров активных устройств системы тягового электроснабжения. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/eksperimentalnoe-opredelenie-vneshnih-harakteristik-tyagovyh-podstantsiy-peremennogo-toka-dlya-vybora-parametrov-aktivnyh-ustroystv (дата обращения: 11.10.2025).
42. КОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ ТЯГОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА ЭЛЕКТРОВОЗА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА СЕРИИ «O’Z-ELR». URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kompyuternaya-model-tyagovogo-transformatora-elektrovoza-peremennogo-toka-serii-o-z-elr (дата обращения: 11.10.2025).
43. Анализ спектрального состава входного тока и напряжения 4q-s преобразователя электровоза переменного тока серии «o’Z-ELR» с использованием компьютерной имитационной модели. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-spektralnogo-sostava-vhodnogo-toka-i-napryazheniya-4q-s-preobrazovatelya-elektrovoza-peremennogo-toka-serii-o-z-elr-s (дата обращения: 11.10.2025).
44. Повышение энергетической эффективности работы электровозов переменного тока. URL: https://journals.irgups.ru/index.php/stsa/article/view/1782 (дата обращения: 11.10.2025).
45. 28 ЭлСиК. №3(56). 2022 ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОД. URL: https://elsc.ru/archive/article/967 (дата обращения: 11.10.2025).