Применение энергоэффективных выпрямителей тяговых подстанций железнодорожного карьерного транспорта

Показаны пути повышения энергетической эффективности тяговых преобразовательных подстанций (ТПП) в сетях питания контактных электровозов горных и шахтных (рудничных) предприятий. Отмечены причины снижения питающего напряжения на выходе ТПП в сетях питания энергетического оборудования горных предприятий, шахтных (рудничных) контактных электровозов, что приводит к потерям напряжения в наиболее отдаленных пунктах контактной сети. Приведены основные способы стабилизации питающего напряжения на выходе тяговых преобразовательных подстанций в сетях питания энергетического оборудования горных предприятий, шахтных (рудничных) контактных электровозов. Результаты проведенных имитационных испытаний выпрямителей позволяют провести сопоставительную оценку их энергоэффективности и оптимального подбора схемотехнического решения. Установлено, что мощность потерь на тяговых преобразовательных подстанциях (ТПП) горных и шахтных предприятий характеризуется также степенью искажения форм кривой выпрямленного тока и напряжения. Полученные результаты исследований энергетических характеристик шестии двенадцатипульсовых выпрямителей могут быть использованы в дальнейшем при создании эффективных схемотехнических решений для проектирования новых, а также модернизации существующих ТПП, питающих наземные и шахтные электровозы горнорудных предприятий.

Степанов А. А., Сингизин И. И., Латышев Р. Н. Применение энергоэффективных выпрямителей тяговых подстанций железнодорожного карьерного транспорта // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2023. — № 10-1. — С. 156—176. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_101_0_156.

Степанов Александр Андреевич¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: stepanov-ngtu@ mail.ru, РИНЦ AutorId: 620674, ORCID: 0000-0002-0862-1421;
Сингизин Игорь Иванович¹ — ассистент, e-mail: singizin@corp.nstu.ru, ORCID: 00000003-1135-4309;
Латышев Роман Николаевич¹ — ассистент, младший научный сотрудник научно-исследовательской части, e-mail: latyshev@corp.nstu.ru, ORCID ID: 0000-0002-3920-8728;
¹ Новосибирский государственный технический университет, пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия.

Степанов Александр Андреевич, e-mail: stepanov-ngtu@mail.ru.

1. Евдокимов С. А., Щуров Н. И. Структурный синтез многофазных вентильных преобразователей // Серия «Монографии НГТУ». — Новосибирск: Изд-во НГТУ — 2010. — 423 с.

2. Комякова Т. В. Многопульсовые выпрямители тяговых подстанций электрического транспорта: Автореферат дис. канд. техн. наук. — Омск: Омский ин-т инж. ж.-д. трансп. — 1999. — 24 с.

3. Барковский Б. С., Магай Г. С., Маценко В. П. Двенадцатипульсовые полупроводниковые выпрямители тяговых подстанций. — М.: Транспорт, — 1990. — 127 с.

4. Степанов А. А. Повышение энергоэффективности тяговых подстанций постоянного тока на основе многофазных трансформаторно-выпрямительных агрегатов: Автореферат дис. канд. техн. наук. — Новосибирск: Новосибирский гос. техн. ун-т. — 2020. — 24 с.

5. Евдокимов С. А., Щуров Н. И., Сопов В. И., Волкова О. Л., Степанов А. А. Перспективы применения кольцевых схем выпрямления на тяговых подстанциях электрического транспорта // Транспорт: наука, техника, управление. Научный информационный сборник. — М.: Изд-во ВИНИТИ РАН, № 8, — 2010. — С. 3 — 7.

6. Щуров Н. И., Евдокимов С. А., Волкова О. Л., Степанов А. А. Кольцевые схемы выпрямления для 12n-фазного преобразователя // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока: Научный журнал. — Новосибирск: Изд-во НГАВТ. — 2010. — № 1. — С. 329 — 333.

7. Тимофеев И. П., Большунов А. В., Столярова М. С., Авдеев А. М. Особенности работы тягового устройства на изогнутых участках рельсового пути // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — No. 1. — P. 171−178. — DOI: 10.25018 / 0236-1493-2019-01−0-171−178.

8. Кирия Р., Ширин Л. Снижение энергопотребления конвейерной транспортной системы горнодобывающих предприятий // Международная конференция Эссе горной науки и практики. E3S Web of Conferences. 2019. 2019. Vol. 109. 00036. DOI: 10.1051/ e3sconf/201910900036.

9. Хазин М. Л., Штыков С. О. Карьерный электрифицированный транспорт: Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. — 2018. Т.16. №1 С. 011−018.

10. Uno K., Imaie K., Maekawa K., Smith G., Suyama A., Hatori J. Development of mining machinery and future outlook for electrification. Hitachi Review. 2013, vol. 62, no. 2, pp. 99−106.

11. Тарасов П. И., Тарасов А. П. Технологические особенности и перспективы применения троллейвозов на горных предприятиях // Горная промышленность. 2008. №1. С. 54–62.

12. Varaschin J., de Souza E. Economics of Diesel Fleet Replacing Electric Mining Equipment // 15th Northamerican Mine Ventilation Symposium. 2015.

13. Nurić S., Nurić A., Brčaninović M. Haulage solutions with trolley assist diesel-electric ac trucks on the pit mine RMUBanovici // Journal of Mining and Metallurgy: Mining. 2009. Vol. 45. No. 1. P. 78–87.

14. Степук О. Г., Зуёнок А. С. Дизель-троллейвозный транспорт БЕЛАЗ: перспективы использования в горном производстве. Горный журнал. 2013, № 1, c. 52−55.

15. Mazumdar J. All electric operation of ultraclass mining haultrucks. Industry Applications Society Annual Meeting, 2013 IEEE. 2013, pp. 1−5.

16. Журавлев А. Г. Вопросы оптимизации параметров открытых карьерных транспортных систем // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — Nº 3−1. — С. 583−601. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-31−0-583−601.

17. Волотковская Н. С., Семенов А. С., Федоров О. В. Энергоэффективность и энергосбережение в системах электроснабжения горнодобывающих предприятий // Вестник Гомельского государственного технического университета им. П. О. Сухого. — 2019. — № 3(78). — С. 52−62.

18. Martyushev N. V., Malozyomov B. V., Khalikov I. H., Kukartsev V. A., Kukartsev V. V., Tynchenko V. S., Tynchenko Y. A., Qi M. Review of Methods for Improving the Energy Efficiency of Electrified Ground Transport by Optimizing Battery Consumption. Energies. 2023, 16, 729. https://doi.org/10.3390/en16020729.

19. Шевырёв Ю. В., Шевырева Н. Ю. Улучшение формы напряжения в системах электроснабжения предприятий минерально-сырьевого комплекса с активным выпрямителем // Горный журнал. — 2019. — №1. — С. 66−69. DOI: 10.17580/gzh.2019.01.14.

20. Абрамович Б. Н. Система бесперебойного электроснабжения предприятий горной промышленности // Записки Горного института. — 2018. — Т. 229. — С. 31−40. DOI: 10.25515/РМ1.2018.1.31.

21. Shchurov N. I., Dedov S. I., Malozyomov B. V., Shtang A. A., Martyushev N. V., Klyuev R. V., Andriashin S. N. Degradation of Lithium-Ion Batteries in an Electric Transport Complex. Energies 2021, 14, 8072. DOI: 10.3390/en14238072.

22. Sorokova S. N., Efremenkov E. A., Qi M. Mathematical Modeling of the State of the Bat-tery of Cargo Electric Vehicles. Mathematics 2023, 11, 536. DOI: 10.3390/math11030536.

23. Martyushev N. V., Sorokova S. N., Efremenkov E. A., Qi M. Mathematical Modeling of Mechanical Forces and Power Balance in Electromechanical Energy Converter. Mathematics 2023, 11, 2394. DOI: 10.3390/math11102394.