Содержание к диссертации
Введение
1. Новые методы и средства повышения эффективности использования энергии рекуперативного торможения 21
1.1. Энергетика процесса торможения транспортного средства 21
1.2. Особенности импульсного регулирования процесса торможения электроподвижного состава 33
1.3. Новые методы и средства повышающие эффективность использования энергии рекуперации в импульсных системах торможения 44
2. Развитие теории электромагнитных процессов в импульсных системах электрического торможения 55
2.1. Основные положения рассматриваемых квазистационарных электромагнитных процессов 55
2.2 Анализ электромагнитных процессов в импульсной системе при релейном способе управления режимом следящего рекуперативно-реостатного торможения 60
2.3. Электромагнитные процессы при импульсном фазовом способе управления процессом следящего рекуперативно-реостатного торможения 82
2.4. Компьютерная реализация математических моделей расчёта энергетических характеристик рекуперативного торможения 89
3. Математические методы описания процесов в системе электрического транспорта 100
3.1. Анализ функциональных связей в подсистемах электрического транспорта 100
3.2. Методы математического описания процессов функционирования транспортных средств 108
3.2.1. Постановка задачи 108
3.2.2. Методы описания размеров движения поездов детерминированными зависимостями 111
3.2.3. Описание размеров движения поездов случайными величинами 114
3.2.4. Движение поездов как случайный процесс 125
3.3. Моделирование вероятностных графиков движения электро подвижного состава 135
4. Повышение эффективности использования электрической энергии в системе электрического транспорта
4.1 .Эффективность использования энергии рекуперации при торможении электроподвижного состава 161
4.2. Расчёты электрических величин в тяговой сети электрического транспорта при случайном характере изменения чисел поездов на линии 169
4.3. Методы и средства снижения потерь электроэнергии в субподсистеме электрического транспорта 178
4.4. Повышение эффективности использования энергии рекуперативного торможения 192
5. Трансформаторные преобразователи числа фаз на основе схемы Скотта
5.1. Анализ схемных решений трансформаторных преобразователей числа фаз для многопульсовых тяговых выпрямителей и постановка задачи исследования 199
5.2. Основные принципы преобразования числа фаз по схеме Скотта 206
5.3. Пятифазный трансформаторный преобразователь на основе схемы Скотта 210
5.4. Шестифазный трансформаторный преобразователь на основе схемы Скотта 221
5.5. Девятифазный трансформаторный преобразователь на основе схемы Скотта 225
5.6. Пятнадцатифазный трансформаторный преобразователь на основе схемы Скотта 229
5.7. Расчёт установленной мощности трансформаторных преобразователей числа фаз 234
6. Многопульсовые преобразовательные устройства с улучшенными энергетическими показателями для питания тяговой нагрузки
6.1. Источник постоянного напряжения с двенадцатикратной частотой пульсации 244
6.1.1. Постановка задачи 244
6.1.2. Принципиальная электрическая схема и векторные диаграммы 245
6.1.3. Анализ электромагнитных процессов 246
6.1.4. Гармонический анализ 254
6.2. Источник постоянного напряжения с шестнадцатикратной частотой пульсации 260
6.2.1. Принципиальная электрическая схема и векторные диаграммы 260
6.2.2. Анализ электромагнитных процессов , 266
6.2.3. Гармонический анализ 267
6.3. Источник выпрямленного напряжения с двадцатичетырёхкратной частотой пульсации 270
6.3.1. Принципиальная электрическая схема и векторные диаграммы 270
6.3.2. Электромагнитные процессы 280
6.3.3. Гармонический анализ 282
6.4. Оценка энергетических параметров многопульсовых выпрямительных агрегатов для тяговой нагрузки 285
Заключение 298
- Особенности импульсного регулирования процесса торможения электроподвижного состава
- Электромагнитные процессы при импульсном фазовом способе управления процессом следящего рекуперативно-реостатного торможения
- Описание размеров движения поездов случайными величинами
- Расчёты электрических величин в тяговой сети электрического транспорта при случайном характере изменения чисел поездов на линии
Введение к работе
Актуальность проблемы. В связи с глобальной либерализацией энергорынка, энергетическая стратегия России предполагает, что цены на энергоносители будут расти всё обозримое время, как показывают прогнозы, с темпом 10 ... 15 % в год, что вызовет рост энергетической составляющей затрат в энергоёмких отраслях промышленности и на электрическом транспорте в пределах 6 ... 8 % ежегодно. В целом такая стратегия ориентирована на рост цен энергоресурсов и, в частности, электроэнергии до двух раз к 2010 году по сравнению с существующим уровнем. Это в значительной мере актуализирует необходимость критического рассмотрения принципов энергосбережения, как основного инструмента, в сфере деятельности электрического транспорта, который, по сути своей, является одним из энергоёмких и масштабных потребителей, а энергетическая составляющая затрат которого достигла критического уровня и составляет от 40 до 50-ти процентов.
В этих условиях перспективными направлениями повышения эффективности электрического транспорта (ЭТ) являются создание и внедрение новых современных технологий в области электроподвижного состава (ЭПС) и систем тягового электроснабжения, способствующих, в частности, снижению расхода электроэнергии, затрачиваемой на движение транспортных средств (ТС), внедрению энергосберегающих технологий, направленных на эффективное использование энергии рекуперативного торможения, полному использованию тяговых и тормозных свойств, заложенных при проектировании и создании ЭПС, а также широкое их внедрение в практику эксплуатации систем электроснабжения, обеспечивающих приём избыточной энергии рекуперации.
Разрабатывая новые и совершенствуя уже созданные системы и устройства электрифицированного транспортного комплекса необходимо и
очень важно учитывать и анализировать взаимные связи происходящих в этих устройствах электрических и электромагнитных процессов.
В такой сложной технической системе, которую представляет электрический транспорт и которая состоит, в свою очередь, из ряда подсистем и субподсистем, попытка решить вопросы повышения эффективности устройств электрической тяги путем оптимизации работы каждого устройства в отдельности по независимым критериям, пренебрегая взаимными зависимостями режимов работы этих устройств, приводит к тому, что такая оптимизация не может дать наилучший результат как для отдельных подсистем так и системы электрической тяги в целом.
Адекватные решения можно получить, если исходить не из идеализированных процессов, происходящих под действием постоянных во времени нагрузок при данном режиме, а из реальных процессов с учетом как неизменных, так и случайных факторов, которые позволяют определить имеющиеся, но ещё не раскрытые резервы электрической тяги, использование которых значительно повысит её эффективность. Детерминированные методы решения, однозначно определяющие процесс по исходным данным должны быть дополнены при решении таких задач вероятностными и статистическими методами, позволяющими учесть влияние случайных факторов на ход процесса и его конечный результат, в частности для электрического транспорта, на использование электротяговых и тормозных свойств электроподвижного состава и на расход электроэнергии, затрачиваемой на движение транспортных средств.
К настоящему времени накоплен большой опыт по исследованию процессов преобразования энергии на электрическом транспорте. Вопросам разработки и совершенствования систем управления ЭПС, направленных на повышение эффективности использования электрической энергии и снижения её потерь в режимах тяги и электрического торможения посвящено большое
количество работ. Значительный вклад в решение проблемы энергосбережения внесли ученые: Андерс В.И., Бирзниекс Л.В., Ефремов И.С., Иньков Ю.М, Исаев И.П., Калинин В.К., Некрасов В.И., Плакс А.В., Розенфельд В.Е., Тихменев Б.Н., Трахтман Л.М, Тулупов В.Д., Феоктистов В.П., Хвостов B.C., ШевченкоВ.В. и др.[10, 13, 22, 98-102, 116, 199, 208, 209, 232-235, 248-252, 256, 257, 266, 287]. Вопросам теории и разработки устройств преобразования энергии, вообще, и повышению эффективности преобразовательного процесса в системах тягового электроснабжения, в частности, посвящены работы авторов; Аввакумова В.Г., Буркова А.Т., Ворфоломеева Г.Н., Грабовецкого Г.В., Железко Ю.С., Загайнова Н.А, Зиновьева Г.С., Кучумова Л.А, Магая Г.С., Марквардта К.Г., Марквардта Г.Г., Мамошина P.P., Мирошниченко Р.И., Соколова С.Д., Харитонова С.А., Черемисина В.Т., Шалимова М.Г. и многих других авторов [1,40-48, 75, 82, 83, 106-108, ПО, 111, 140, 151-153, 161, 171, 172, 185, 186, 189, 198, 205, 213, 221-223, 240, 259, 260-262].
Известные работы, выполненные в различное время, в разных научных школах в основном содержат решения отдельных невзаимосвязанных вопросов. Отсутствие комплексных исследований повышения эффективности преобразования энергии рекуперации и эффективного её использования в тяговой сети с учетом как неизменных, так и случайных факторов, не позволяют адекватно оценить происходящие процессы на электрическом транспорте в целом, раскрыть неиспользованные резервы электрической тяги и повысить её эффективность.
Рассмотренный в диссертационной работе комплекс задач сформулирован в контексте проблемы совершенствования методов и средств преобразования энергии в системе электрического транспорта, в основу стратегии которых заложены энергосберегающие структурные преобразования, отражающие отказ от энергоёмких и неэффективных производственных процессов к менее затратным технологиям в исследуемой технической системе ЭТ.
А подкрепляются проводимые разработки комплексными и широкомасштабными исследованиями по энергосбережению рекуперируемой энергии ЭПС и эффективности её использования в тяговой сети, а также снижению технологических потерь в процессе преобразования энергии, потребляемой электротранспортным комплексом.
Цель работы и задачи исследования. Цель диссертационной работы состоит в разработке и создании научно обоснованных методов и средств, направленных на решение комплексной проблемы экономии и повышения эффективности использования рекуперируемой энергии, снижения технологических потерь при преобразовании энергии в различных звеньях динамической системы электрического транспорта с учётом их взаимных связей и случайных факторов.
Для достижения цели поставлены следующие основные задачи:
Провести анализ теоретических положений и методов преобразования энергии рекуперативного торможения, синтезировать и сформировать структуру преобразования, потребления и распределения рекуперируемой энергии электрифицированного транспортного средства в режиме торможения.
Разработать концепции и принципы, существенно повышающие эффективность осуществления процесса следящего рекуперативно-реостатного торможения(СРРТ) и обеспечивающие высокие динамические и энергетические характеристики электроподвижного состава.
Разработать теоретические основы и создать методы анализа и расчета электромагнитных процессов в импульсной системе следящего рекуперативно-реостатного торможения на базе использования новых принципов управления рекуперативным процессом и современных инструментальных средств исследования.
Выполнить математическое описание процессов движения электрифицированных транспортных средств при помощи потоков событий, разработать и создать моделирующий алгоритм, позволяющий рассчитывать и строить любые вероятностные графики движения, прогнозировать характер распределения энергии рекуперации, оценивать эффективность её использования, определять потери электроэнергии в целом в тяговой сети и вырабатывать рекомендации по их снижению.
Выполнить комплексную оценку процессов функционирования сложной динамической системы электрического транспорта и установить функциональные связи взаимодействия в трехранговой субподсистеме "электроподвижной состав - организация и управление движением - электроснабжение", определяющие эффективность использования энергии рекуперации и потери электроэнергии в тяговой сети.
Разработать методы расчета энергии рекуперации и повышения эффективности использования электрической энергии рекуперативного торможения в тяговой сети и создать методы оценки её потребления другими электроподвижными единицами.
Развить некоторые положения теории схемы Скотта и создать на её основе преобразовательные устройства, позволяющие преобразовывать симметричную трехфазную систему напряжений в постоянное напряжение с многократной частотой пульсации и обеспечивающие более высокие энергетические показатели в сравнении с существующими многопульсовыми выпрямительными агрегатами.
Провести теоретические и экспериментальные исследования электромагнитных процессов в преобразователях трехфазного напряжения в постоянное с многократной частотой пульсации, созданных на основе схемы Скотта, и выполнить оценку их энергетических параметров в сравнении с суще-
ствующими многопульсовыми выпрямительными агрегатами для тяговой
нагрузки.
Методы исследования. Основные результаты диссертационной работы получены на базе фундаментальных законов и уравнений электродинамики и теории электрических цепей. Использованы аналитические и численные методы решения дифференциальных уравнений; теория случайных процессов; методы математического моделирования; методы векторных диаграмм и гармонического анализа; метод симметричных составляющих.
Достоверность полученных результатов исследований определяется корректностью поставленных задач, обоснованностью принятых допущений и адекватностью используемых при исследовании математических моделей и методов, сравнением результатов решения путем параллельного расчета различными методами, а также подтверждается физическими и математическими экспериментами, исследованиями макетных образцов и практическими испытаниями в реальных условиях.
Основные положения, выносимые на защиту:
Методологическая основа анализа электромагнитных процессов в импульсной системе следящего рекуперативно-реостатного торможения для разработанных принципов управления процессом рекуперации в произвольных квазиустановившихся режимах, основанная на использовании аналитических и численных методах решения дифференциальных и трансцендентных уравнений.
Математическое описание процессов движения электрифицированных транспортных средств на основе теории случайных процессов с моделированием любых вероятностных графиков движения, позволяющих прогнозировать характер распределения энергии рекуперации, оценивать эффективность её использования, производить комплексное определение по-
терь электроэнергии в технической системе электрического транспорта в целом.
Результаты многофункционального анализа параметров субподсистемы "электроподвижной состав - управление движением - электроснабжение", определяющие границы рационального и конструктивного использования технических решений, позволяющие как на стадии проектирования, так и эксплуатационной практике, достаточно точно оценить целесообразность их использования по критерию минимизации потерь электроэнергии в рассматриваемой системе электрического транспорта.
Комплекс расчетно-теоретических и экспериментальных моделей, предлагаемых схемных решений преобразующих устройств с исследованием электромагнитных процессов в преобразователях трехфазного симметричного напряжения в постоянное с многократной частотой пульсации для питания тяговой нагрузки, выполненных на основе модифициирован-ной схемы Скотта и обеспечивающих более высокие энергетические показатели в сравнении с существующими многопульсовыми выпрямительными агрегатами.
Научная значимость и новизна работы. В диссертационной работе впервые комплексно решен ряд важных задач, позволяющих математически адекватно описывать функциональные действия электрифицированных транспортных средств и значительно повысить энергетические и технико-экономические показатели электротехнической системы, содержащей постоянно изменяющуюся во времени и в пространстве тяговую нагрузку путем радикального совершенствования принципа следящего рекуперативно-реостатного торможения, повышения эффективности использования рекуперируемой энергии и снижения потерь электроэнергии в тяговой сети, в целом, за счет использования более экономичных преобразовательных уст-
ройств, созданных на новых технологических принципах. При этом решены следующие задачи:
Разработаны новые концепции, принципы построения и схемные решения импульсной системы следящей рекуперации, позволяющей обеспечить высокие энергетические и динамические показатели электроподвижного состава в режиме электродинамического торможения.
Разработаны теоретические основы и созданы новые методы анализа и расчета электромагнитных процессов в импульсной системе, использующей разработанные принципы следящей рекуперации, получены математические модели с компьютерной реализацией алгоритма расчета рекуперируемой энергии в динамическом процессе торможения при варьировании любых параметров системы.
Проведены комплексные теоретические исследования, разработано и создано математическое описание процессов на основе потоков случайных событий, адекватно отражающих функционирование технической системы электрического транспорта.
Разработан и создан с использованием современных инструментальных средств моделирующий алгоритм, позволяющий моделировать любой процесс функционирования электротехнического транспортного комплекса, рассчитывать и строить любые вероятностные графики движения и на их основе рассчитывать энергетические параметры отдельных подсистем.
Установлены функциональные связи и выявлены факторы влияния изменяющихся параметров взаимодействующих подсистем на энергетические режимы работы системы электрического транспорта в целом.
Разработан метод расчета, позволяющий оценивать эффективность использования энергии рекуперации в тяговой сети, определены условия
рационального её использования и предложены мероприятия по снижению технологических потерь электроэнергии в контактной сети.
7. (Впервые разработаны концепции построения преобразовательных уст
ройств на основе модифицированной схемы Скотта для питания тяговой
нагрузки и предложены принципиальные схемные решения таких преоб
разователей, позволяющих преобразовывать симметричную систему на
пряжений в постоянное напряжение с многократной частотой пульсации,
которые обеспечивают более высокие технико-экономические показатели
в сравнении с существующими.
8. Разработана теория и методы расчета электромагнитных процессов для
предложенных преобразовательных устройств трехфазного напряжения в
постоянное с многократной частотой пульсации, что позволяет опреде
лять их энергетические параметры и выполнять сравнительный анализ.
Практическая ценность работы заключается в решении комплексной научно-технической проблемы создания новых эффективных способов управления процессом рекуперативного торможения, средств их реализации, повышении эффективности использования рекуперируемой энергии в подсистеме тягового электроснабжения и создании новых преобразовательных устройств, направленных на снижение потерь энергии в технологическом цикле её преобразования. Совокупность полученных теоретических и практических результатов создает объективные предпосылки для расширения области применения и внедрения в практику электрического транспорта разработанных методов и устройств с целью сбережения энергетических затрат на осуществление производственного процесса.
Использование моделирующих алгоритмов и программных комплексов при проектировании систем ЭТ сокращает сроки опытно-конструкторских работ и повышает точность расчетов, а в эксплуатационной практике позволяет адекватно реальным условиям отражать процессы функционирования и
определять параметры подсистем электрического транспорта, что в конечном счете обеспечивает энерго- и ресурсосбережение.
Реализация результатов работы. Основные результаты работы получены и использованы при выполнении госбюджетных НИР, проводимых в НГТУ (тема:"Энергосбережение Минобразования России", утвержденной приказом Министерства образования РФ № 575 от 05.03.99г. в соответствии с Федеральным законом № 28-ФЗ от 03.04.96г.) и хоздоговорных НИР, выполняемых по заказам предприятий и организаций, связанных с разработкой новых систем мониторинга энергии, потребляемой различными подсистемами ЭТ, энергосберегающих технологий и различного рода преобразовательных устройств с высокими энергетическими показателями.
Предложенные способы и средства и разработанные методы расчета электромагнитных процессов, включая принципы синтеза схем замещения и определения параметров, обусловили их востребованность в исследованиях и разработках электроприводов постоянного тока при создании тяговых электроприводов рельсового транспорта и гусеничных машин, выполняемых ОАО "Новосибирский научно-исследовательский институт электропривода" и ФГУП "Сибирский филиал Всероссийского научно-исследовательского и конструкторско-технологического института подвижного состава" МПС РФ.
Результаты проводимых под руководством автора НИР в рамках исследовательских хозяйственных договоров, и связанные с разработкой энергосберегающих технологий и систем мониторинга энергии, потребляемой в различных устройствах и подсистемах электрического транспорта, нашли внедрение на ряде предприятий городского электрического транспорта в городах Барнауле, Красноярске и Новосибирске.
Комплекс организационно-технических мероприятий, моделирующий алгоритм и компьютерные программы, отображающие и описывающие процесс функционирования транспортных средств во взаимодействии с другими
подсистемами ЭТ, использованы Управлением пассажирских перевозок при организационном структурировании перевозочного процесса в г. Новосибирске.
Материалы диссертации, касающиеся анализа и расчета электромагнитных процессов в импульсных системах следящего рекуперативно-реостатного торможения, построения и описания математических моделей, используются в учебных дисциплинах для студентов направления 551300 и 654500 "Электротехника, электромеханика и электротехнологии" Новосибирского государственного технического университета.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на IV Международной конференции "Электротехника, электромеханика и электротехнологии" — МКЭЭ 2000 (IV International Conference on Electrotechnics, Electromechanics and Electrotechnology. ICEE -2000, Россия, Клязьма, 2000); Международной научно-технической конференции "Электромеханические преобразователи энергии'* (Россия, Томск, 2001); 1-ом Российско-Корейском международном симпозиуме "Проблемы механотроники" (The 1-st Russian Korean International Symposium on Applied Mechanics, RUSKO-AM-2001, Россия, Новосибирск, 2001); Ш-ем, IV-ом, V-ом, VI-ом Российско-Корейских международных симпозиумах "Наука и технологии" (The 3-td, the 4-th, the 5-th, 6-th Russia-Korea Inter. Simp, on Science and Technology - KORUS' 99, Россия, Новосибирск, 1999; KORUS' 2000, Republic of Korea, Ulsan, 2000; KORUS' 2001, Россия, Томск, 2001; KORUS' 2002, Россия, Новосибирск, 2002); третьей международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы электронного приборостроения" АПЭП-96 (Third International scientific - technical conference "Actual Problems of electronic instrument engineering" APEIE-96, Россия, Новосибирск, 1996); V-ой, VI-ой международных конференциях "Актуальные проблемы электронного приборостроения" АПЭП-2000; АПЭП-2002 (the 5-» б- Interna-
tional scientific - technical conference "Actual Problems of electronic instrument engineering" APEIE-2000, Россия, Новосибирск, 2000; APEIE-2002, Россия, Новосибирск, 2002); П-ой Всесоюзной научно-технической конференции "Пути экономии и повышения эффективности использования электроэнергии в системах электроснабжения промышленности и транспорта" (Смоленск, 1987); научно-технической конференции "Энергетическая электроника на транспорте" (Севастополь, 1990); международной научно-практической конференции "Практика внедрения энерго- и ресурсосберегающих технологий на подвижном составе ГЭТ" (Уфа, 2002); Всероссийской научно-технической конференции с международным участием "Электрификация-2000" (Красноярск, 2000); научно-технической конференции "Потенциал железнодорожного образования и науки на рубеже XXI века - ТрансСибВуз - 2000" (Омск, 2000); Всесоюзной научно-технической конференции "Современное состояние и перспективы развития новых специализированных видов транспорта, СПЕЦТРАНС-85" (Москва, 1985).
Основной материал диссертации изложен в шести главах.
Во введении показана преемственность исследований с фундаментальными результатами по проблемам рекуперации энергии, повышения эффективности ее использования для питания тяговой нагрузки постоянного тока, полученных в научных школах МЭИ(ТУ), МГУПС (МИИТ), СПб.ГУПС (ЛИИЖТ), Ом.ГУПС (ОМИИТ) и ряде других. Отражена научная проблема, актуальность темы , сформулированы цель и задачи работы, описаны методы исследований. Приведены основные положения, выносимые на защиту, изложены сведения о научной значимости и практической ценности, реализации и апробации работы.
В первой главе рассмотрены аспекты развития концепций импульсных систем следящего рекуперативно-реостатного торможения, энергетика этого процесса и предложены методы и средства повышения эффективности
процесса преобразования энергии рекуперативного торможения. Глава содержит аналитическую характеристику основных принципов осуществления рекуперативного торможения, их схемных реализаций, специфических признаков влияния ряда факторов на характер преобразования и использования энергии рекуперации. Показано, что с актуальной проблемой энерго- и ресурсосбережения связаны вопросы энергетической эффективности технологических процессов всей системы электрического транспорта, однако, в первую очередь, это относится к электроподвижному составу, где происходит непосредственное электромеханическое преобразование кинетической энергии транспортного средства в электрическую энергию при рекуперативном торможении, основная доля которой должна быть возвращена в тяговую сеть другим потребителям электрической энергии.
Вторая глава посвящена исследованию электромагнитных процессов для разработанных в работе релейного и фазового способов управления процессом следящего рекуперативно-реостатного торможения. Глава содержит математические методы исследования электромагнитных процессов, направленных, в первую очередь, на дальнейшее развитие и совершенствование теоретических принципов анализа и синтеза процессов рекуперации с учетом таких факторов, как пульсация тока тяговых электродвигателей и длительность перезарядного цикла коммутирующего конденсатора.
Разработана компьютерная реализация математических моделей расчета электромагнитных процессов, позволяющая с высокой степенью точности рассчитывать энергетику всего процесса рекуперации и доказывающая высокую эффективность разработанных методов рекуперации. Представлены практические результаты расчетов и выполнен сравнительный анализ с известным методом, которые подтверждают необходимость создания энергосберегающих технологий на электроподвижном составе.
В третьей главе электрический транспорт рассматривается как сложная техническая система, функционально состоящая из ряда подсистем и субподсистем и дается математическое описание процессов функционирования образующих систему звеньев с учетом их взаимного воздействия и влияния случайных факторов. Описание процессов движения транспортных средств выполнено для трехранговой субподсистемы " электроподвижной состав - организация и управление движением - электроснабжение" в виде развернутой математической модели, позволяющей создать моделирующий алгоритм, с помощью которого можно рассчитывать любые вероятностные графики движения, определять плотность поездов на линии, токовые нагрузки фидеров, потери мощности, а также прогнозировать эффективность использования энергии рекуперации в тяговой сети.
В четвертой главе на основе разработанного математического описания функциональных действий системы электрического транспорта с помощью потоков случайных событий и моделирования вероятностных графиков движения ЭПС, решается задача повышения эффективности использования энергии рекуперативных торможений и рассматриваются методы и средства, направленные по снижение потерь энергии в тяговой сети.
Разработанное описание процессов функционирования ЭТ и моделирование вероятных графиков движения позволяет решать задачи оценки степени использования рекуперируемой энергии для целей тяги. Методы расчетов и полученные новые соотношения могут использоваться в инженерной практике при анализе режимов в тяговой сети и при разработке систем рекуперативного торможения на электроподвижном составе,
В пятой главе представлено дальнейшее развитие теории схемы Скотта применительно к многопульсовым выпрямительным устройствам для питания тяговой нагрузки постоянного тока. Разработан ряд схемных решений ТПЧФ при различных пульсациях т=10,12,18,30 выпрямленного напряже-
ния. Выполнен анализ электромагнитных процессов и дана оценка эффективности работы ТПЧФ, рационального использования мощностей всех обмоток , имеющихся в устройстве, и потерь электроэнергии в процессе ее преобразования. Приводится методика определения значений установленных мощностей трансформаторов, используемых в фазопреобразующих устройствах. С помощью приведенной методики выполнено сопоставление показателей установленных мощностей обмоток трансформаторов, соединенных в разомкнутые и замкнутые схемы.
Шестая глава посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям многопульсовых преобразовательных устройств с улучшенными энергетическими показателями для питания тяговой нагрузки постоянного тока. Разработаны и исследованы схемы многопульсовых выпрямительных агрегатов с двенадцати-, шестнадцати- и двадцатичетырехкратной частотой пульсации, выполненных на ТПЧФ по модифицированной схеме Скотта. Показано, что помимо установленной мощности, не менее значимым показателем является мощность потерь в выпрямительном агрегате. Эти потери являются существенными сами по себе, ввиду того, что составляют основную часть годовых эксплуатационных расходов, зависящую непосредственно от типа применяемых трансформаторов и выпрямителей и, тем самым, в значительной степени определяют итоговый экономический показатель. Установлено ,что применение многопульсовых схем выпрямления, использующих в качестве ТПЧФ трансформаторы Скотта, позволяет повысить коэффициент мощности и энергетический КПД выпрямительного агрегата в целом и дает значительную экономию электроэнергии в процессе ее преобразования для питания тяговой нагрузки постоянного тока.
Заключение содержит характеристику основных результатов по теоретической и практической разработке проблемы, связанной с актуальностью энергосбережения, методов и средств повышения эффективности процесса
электромеханического преобразования энергии рекуперативного торможения ЭПС с импульсной системой управления. Содержит характеристику разработанных многопульсовых преобразовательных устройств с улучшенными энергетическими показателями, питающих тяговую нагрузку, а также характеристику не входящих в диссертационную работу важных вопросов, изучение и решение которых открывает дополнительные пути расширения и углубления исследований в области теории преобразования и сбережения энергии на электрическом транспорте.
Настоящая диссертационная работа выполнена в Новосибирском государственном техническом университете и частично содержит результаты исследований, полученных при непосредственном участии автора и проводимых в соответствии с НИР НГТУ в рамках единого заказ - наряда по те-ме:"Энергосбережение Минобразования России". Результаты работы внедрены в научно - исследовательских институтах и на ряде предприятий городского электрического транспорта в нескольких городах России.
В соответствии с основами политики Российской Федерации в области развития науки и технологий на период до 2010 года и дальнейшую перспективу, работа соответствует Приоритетным направлениям науки и техники ( раздел "Энергосберегающие технологии") и Критическим технологиям федерального уровня ( разделы "Экологически чистый и высокоскоростной наземный транспорт" и "Энергосбережение").
Особенности импульсного регулирования процесса торможения электроподвижного состава
На электрифицированном транспорте в зависимости от характера потребителя генерируемой энергии (нагрузки) различают рекуперативное или реостатное торможение. При рекуперативном торможении нагрузкой является контактная сеть с потребителями электроэнергии в виде других единиц подвижного состава, работающих в режиме тяги. Нагрузкой при реостатном торможении является тормозной реостат, устанавливаемый на электроподвижном составе.
Рекуперативное торможение обеспечивает более экономичную работу подвижного состава, чем реостатное, так как в процессе рекуперации (возврате электроэнергии в контактную сеть) энергия тормозящего подвижного состава используется для питания других транспортных единиц, а при реостатном торможении эта энергия превращается в тепловую, выделяемую в тормозном реостате, и рассеивается в окружающую среду. Нетрудно также заметить, что надежность реостатного торможения существенно выше, чем рекуперативного, поскольку оно не зависит от условий токосъема, наличия потребителей в контактной сети, соотношения суммарной мощности рекуперирующего и потребляющего подвижного состава на данном участке контактной сети.
Каждому из отмеченных способов электрического торможения присущи свои преимущества и недостатки. Сравнительная оценка режимов рекуперативного и реостатного торможений [22, 71, 75, 98,102,116, 126] показывает, что современные системы электрического торможения должны совмещать оба способа и обеспечивать так называемое следящее рекуперативно-реостатное торможение (СРРТ).
При следящем рекуперативно-реостатном торможении основным видом служебного торможения является рекуперативное торможение, которое обеспечивает снижение общего расхода электроэнергии на движение, а реостатное торможение является только замещающим, когда рекуперативное не может обеспечить заданных параметров торможения по внешним причинам (нарушение токосъема, колебания уровня напряжения в контактной сети, отсутствие потребителей и т.д.). Переход с рекуперативного торможения на реостатное и обратно должен происходить практически мгновенно. Следует отметить, что возможно и совместное действие рекуперативного и реостатного торможения одновременно. Поэтому при переходе на реостатное торможение схема рекуперативного торможения должна сохраняться.
Совмещенное рекуперативно-реостатное торможение может осуществляться в том случае, когда суммарная мощность потребителей электроэнергии на участке сети меньше мощности, отдаваемой в сеть рекуперирующим подвижным составом. Тогда часть энергии тормозящей транспортной единицы возвращается в сеть, а остальная энергия преобразуется в тепловую энергию тормозных реостатов. Таким образом, следящий рекуперативно-реостатный режим позволяет обеспечить экономичное торможение ЭПС в широком диапазоне скоростей движения.
Широко распространенные на ЭПС реостатно-контакторные системы управления давно морально устарели и не могут обеспечить по аппаратным возможностям режим следящего рекуперативно-реостатного торможения. Выпускаемый отечественными заводами электроподвижной состав с импульсными системами управления является более совершенным и позволяет осуществить рекуперативное торможение электротранспортных средств практически до полной остановки.
По-прежнему, в качестве наиболее приемлемого коммутирующего устройства для систем импульсного управления тяговыми электродвигателями средней и большой мощности и в настоящее время остается тиристорно-импульсный преобразователь. Хотя следует отметить, что в качестве прерывателей в последнее время все активнее используются и более сложные полупроводниковые структуры, совмещающие несколько элементов в одном функциональном блоке. Например, перспективным является преобразователь на силовых модулях на базе биполярных транзисторов с полевым затвором (IGBT - модули) в паре с высокочастотными диодами. Следует отметить разработки французско-британской фирмы GEC Alsihom, «интегральный вибропреобразователь нового поколения» - Опік [312], под которым в широком смысле следует понимать весь тяговый агрегат, включая двигатели.
Важнейшая особенность рекуперации при импульсном управлении заключается в том, что в отличие от контакторно-реостатных систем, рекуперативное торможение возможно даже при сумме ЭДС последовательно включенных тяговых машин меньше напряжения питающей сети. Поэтому рекуперация может быть осуществлена не только при высоких, но и при низких скоростях, вплоть до полной остановки поезда. Другая особенность рекуперации на электропоездах с импульсным управлением тормозным режимом состоит в возможности рекуперации как при независимом, так и при последовательном возбуждении ТЭД.
Независимое импульсное регулирование возбуждения тяговых двигателей, как показано в [126, 232, 235], значительно усложняет электрооборудование подвижного состава. Поэтому на отечественном электроподвижном составе стремятся применять системы рекуперативного торможения, позволяющие сохранить последовательное возбуждение тяговых двигателей таким, как и в тяговом режиме. При этом устойчивое рекуперативное торможение возможно только при импульсном управлении, так как генераторы последовательного возбуждения не могут быть включены непосредственно в сеть из-за крутопадающей внешней характеристики.
Широко распространенная электрическая схема [98, 102, 126, 287], сочетающая . режимы рекуперативного и реостатного торможения, приведена на/ ис.1,2, а.
Электромагнитные процессы при импульсном фазовом способе управления процессом следящего рекуперативно-реостатного торможения
Электрический транспорт в комплексе можно рассматривать, как сложную техническую систему (СТС). СТС в [84] определяется следующим образом: "Система сложная, если необходимо принять во внимание большое количество взаимно связанных и взаимодействующих элементов, обеспечивающих выполнение системой некоторой сложной функции". В некоторых случаях, как например в [27], используют термин сложная динамическая система (СДС). Ее определяют как: "Образование элементов различной природы, которая обладает функциями и свойствами, отсутствующими у каждого из элементов и способна функционировать, статически коррелируя в некотором диапазоне с окружающей средой и, благодаря этому, сохранять свою структуру в ходе непрерывного изменения взаимодействий элементов по сложным динамическим законам".
В целом из определений СТС и СДС следует, что система, объединяющая ряд элементов, позволяет выполнять новые функции, отличные от функций каждого из элементов, и должна обладать устойчивостью к изменениям окружающей среды. Элементом в СТС считается объект, не подлежащий дальнейшему расчленению на части. Внутренняя структура и свойства элемента не являются предметом исследования и изучения, существенны только такие свойства, которые проявляются при взаимодействии с другими элементами и влияют на свойства системы в целом. Деление системы на элементы является относительным и зависит от задачи и целей исследования.
Иначе, в других аспектах исследований, элемент может рассматриваться, как стс. Другой особенностью СТС является возможность ее деления на подсистемы. Любая совокупность элементов системы может образовывать подсистему, которая функционирует самостоятельно. При этом цели и задачи функционирования подсистемы, обладающей некоторой обособленностью, подчинены общим целям функционирования системы. Таким образом, СТС составляют элементы и подсистемы со сложными внутренними и внешними связями и подчиненных одной цели для выполнения сложной функции. Основными отличительными признаками СТС являются: - сложность выполняемой функции, направленной на достижение заданной цели функционирования; - наличие большого числа элементов связанных и взаимодействующих между собой и с внешней средой; - возможность деления на подсистемы, задачи функционирования которых подчинены общей цели функционирования системы; - наличие управления, разветвленной информационной сети и интенсивных потоков информации; - наличие взаимодействия с внешней средой и функционирование в условиях воздействия случайных факторов. Сложная техническая система характеризуется рядом показателей: эффективность, надежность, помехозащищенность и качество управления. Процесс функционирования транспортной системы состоит в организованном движении поездов, техническом обслуживании, посадке и высадке пассажиров и др. Для осуществления этого процесса используют технические средства: электроподвижной состав (ЭПС); путевое хозяйство (П) и дороги, образующие транспортную сеть; заводы и депо (Д), обеспечивающие содержание и ремонт электроподвижного состава; устройства электроснабжения (ЭС); устройства связи и блокировки (СБ); средства организации и управления движением (ОУД). Каждая часть этого комплекса представляет подсистему, а их объединение образует сложную техническую систему, которую и называют "электрический транспорт". На рис, 3.1 показана схема взаимодействий подсистем. Подсистемы, связанные функционально образуют субподсистемы различных рангов, например, двухэлементные (ЭПС-ЭС, ЭПС-ОУД, ЭПС-П и т.д.) или трехэлементные (ЭПС-П-ЭС, ЭС-ЭПС-ОД и т.п.). Электрический транспорт, как СТС, может рассматриваться состоящим из шести подсистем, каждая из которых отвечает приведенным выше определениям. Подсистемы с точки зрения функционирования могут относиться к числу диффузных, хотя рассчитываются и проектируются, как детерминированные. Исследования таких подсистем методами функционального анализа допустимо лишь в определенных пределах. Большинство подсистем электрического транспорта являются управляемыми и не относятся к диффузным. Однако, такая подсистема, как организация и управление движением ЭТ относится к числу диффузной в связи со случайным характером формирования пассажиропотоков, движением поездов по участкам, воздействием окружающей среды и других случайных факторов. Это, в свою очередь, приводит к диффузии процессов функционирования других подсистем. В дальнейшем, применительно к задачам исследований рассматривается двухэлементная субподсистема (ЭПС-ЭС), представляющая собой силовой электротехнический комплекс, в котором электрическая энергия подвергается ряду преобразований. Электрическая схема силового преобразовательного комплекса субподсистемы (ЭПС-ЭС) показана нарис. 3.2. Другим объектом рассмотрения взаимодействия между подсистемами является трехэлементная субподсистема (ЭПС-ОУД-ЭС), которая позволяет дать оценки этих взаимодействий в процессе преобразования параметров электроэнергии. Для силовой схемы рис. 3.2. приведем некоторые характеристики элементов. В качестве электроподвижного состава (подвижная единица) используются традиционные виды электрического транспорта (вагоны трамвая и метрополитена, электропоезда, электровозы, троллейбусы), основными узлами в которых являются тиристорно-импульсный преобразователь (ИП), тяговый электродвигатель (ОВ-Я), сглаживающий ЬФСФ фильтр. ИП преобразует постоянное напряжение контактной сети в пульсирующее в режимах пуска и электрического торможения и выполняется на реактивных L, С элементах и управляемых силовых полупроводниковых приборах. Тяговая сеть (ТГС) состоит из отдельных изолированных друг от друга секций контактной сети (СКС), рельсовой сети (PC), питающих положительных (Ф+) и отрицательных (Ф") фидерных линий. Тяговая сеть обеспечивает распределение электроэнергии, потребляемой электроподвижным составом, и характеризуется электрическими параметрами: активным сопротивлением RTC, индуктивностью LTC и емкостью элементов Стс тяговой сети. Взаимодействие ТГС и подвижной единицы характеризуется их взаимным влиянием. Со стороны тяговой сети это уровни и форма кривых напряжения, со стороны подвижной единицы характеристики потребляемого тока и число самих ПЕ, находящихся на секции контактной сети и их режимы работы. Выпрямительный агрегат (ВА) подстанции состоит из выпрямителя (В) и тягового трансформатора (Тр). Выпрямители выполняют с различными схемами выпрямления, которые отличаются числом пульсаций в кривых выпрямленного напряжения за один период питающего напряжения. ЮкВ В выпрямителях используют в качестве силовых полупроводниковых приборов диоды и тиристоры. В схеме рис. 3.2. выпрямительный агрегат {ВА) можно рассматривать как источник ЭДС, генерирующий постоянное и переменное напряжение. На пульсации токов и напряжений ВА накладываются пульсации токов и напряжений ПЕ, что значительно усложняет характер электромагнитных процессов в системе. Первичная энергосистема может быть представлена генераторами электрической энергии (нарис. 3.2. не показаны), генерирующими трехфазную синусоидальную систему ЭДС с последующими многократными преобразованиями уровней напряжения. При рассмотрении электромагнитных процессов первичная энергосистема учитывается в виде индуктивности.
Описание размеров движения поездов случайными величинами
Необходимость учета большого числа самых различных факторов затрудняет не только анализ и прогнозирование поведения системы, но и не дает однозначного ответа в определении математического аппарата описания работы транспортной системы. Кроме того, учесть все факторы невозможно, поэтому в практических расчетах прибегают к различного рода упрощениям, пренебрегая некоторыми случайными факторами, которые, в сою очередь, могут оказывать значительное влияние на работу системы.
Для железнодорожного транспорта и метрополитена, где движение поездов в меньшей степени подвержено воздействию случайных факторов, применяют графики движения, которые, как показано в [151, 161],выполняются на 80...90 процентов. На городском электрическом транспорте для характеристики процесса движения за основу принимают рейсовые расписания, которые выполняются со значительными отклонениями. В известной мере при составлении рейсовых расписаний руководствуются нормативными материалами [206, 207], которые разрабатывались на основе представления большого числа изменчивых случайных факторов, к которым относятся непредвиденные остановки, помехи от попутного транспорта, дорожные и погодные условия и некоторые другие. Расчетные характеристики рейсовых расписаний, выполненные по нормативным документам представляются детерминированными зависимостями и отличаются от фактических параметров движения, как показано в [219, 225, 284], в 1,5...1,8 раза. В связи с этим, рейсовые расписания не позволяют прогнозировать такие явления как сгущение ПЕ, интервальные разряжения между ними, выбирать оптимальные интервалы движения, а это, в свою очередь, не позволяет оценить их влияние на режимы работы системы электроснабжения, решить задачи минимизации расходов электроэнергии на тягу поездов и оценить эффективность использования энергии рекуперации в КС.
Режимы работы подсистемы ЭС оцениваются по мгновенным схемам размещения поездов на секции и определяются токами фидеров, подстанций, потерями напряжения и мощности и другими электрическими величинами. Определяющее влияние на подсистему электроснабжения оказывают размеры движения (количество потребителей на секции) и расстановка подвижных единиц на секционном участке линии, а также непосредственный режим работы ЭПС: тяга или рекуперация. Поэтому исследованию размеров движения транспортных средств, т.е. определению количества ПЕ, характера их работы (потребление тока, выбег, торможение) и размещению их (интервалы между ПЕ) на участке контактной сети должно быть уделено первостепенное внимание.
Учитывая определенную специфику исследуемой проблемы, а также важность данного вопроса при решении поставленной задачи, представляется необходимым сформулировать основные понятия и определения по элементам системы «электрический транспорт», которые приведены в приложении П2.
Основные зависимости для расчетов размеров движения поездов, как детерминированного процесса, представляются графиками L(f) (электрические железные дороги, метрополитен) или маршрутными расписаниями (трамвай, троллейбус). Такие представления соответствуют описанию движения поездов как регулярного потока, для которого межпоездные интервалы для тех или иных периодов времени принимаются постоянными.
График движения поездов (ГДП) - это ряд линий, называемых «нитками» графика, например, показанный ниже на рис. 3.5. Часть поездов в суточном ГДП занимают постоянно определенные нитки, а остальные нитки занимаются в соответствии с планом работы на ближайший период. Составление перспективных ГДП на электрических железных дорогах (ЭЖД) затруднено в связи с наличием большого числа случайных факторов. Это состояние погрузки и выгрузки вагонов , наличие опозданий транспортных средств, метеорологические условия и т.п. Для метрополитенов (МП) ГДП на определенные периоды суток более устойчивы, хотя и здесь имеют место отклонения, связанные с колебаниями пассажиропотоков на станциях и другими, менее заметными, случайными факторами. В случае трамвая и троллейбуса, число случайных факторов и глубина их воздействия на организацию движения поездов много больше, чем для ЭЖД и МП. Поэтому здесь ГДП вообще не применяют, а заменяют их маршрутными расписаниями, при расчете которых случайные факторы учитывают детерминированными зависимостями.
Реальные графики движения транспортных средств имеют достаточно большое расхождение с планируемыми, что приводит к значительной погрешности в расчетах. Эти обстоятельства обязывают рассматривать характер движения транспортных средств с точки зрения теории случайных процессов.
В реальных условиях, движение поездов — поток нерегулярный. Регулярным он может быть только в случае полного использования пропускной способности транспортной линии, т.е. при реализации минимально допустимых по условиям движения интервалов. В целом для решения задач организации движения поездов, оценки режимов в подсистеме электроснабжения, решающее значение имеют координаты местоположения поездов, их число и режимы функционирования на участке. Во всех случаях, движение поездов может рассматриваться как поток событий. По определению [33] лоток событий — это последовательность однородных событий, появляющихся в различные моменты времени. Основными характеристиками таких событий являются интенсивности, законы распределения вероятностей интервалов между событиями и их числа в некотором периоде времени. Для потока поездов - это характеристики их размещения на транспортной линии. Рассмотрим основные описания движения поездов, основанные на учете случайных факторов.
Расчёты электрических величин в тяговой сети электрического транспорта при случайном характере изменения чисел поездов на линии
Одним из эффективных методов повышения эффективности использования энергии рекуперативных торможений в тяговой сети ГЭТ является перевод секций контактной сети на двустороннее питание, В случае одностороннего питания секций КС район питания одной подстанции обычно составляет 3...4 км транспортных линий, а при двустороннем питании подстан-ционная зона будет охватывать уже 9... 12 км линий. Оценка вероятности рекуперативных торможений, к примеру, при интервалах движения J—6 мин. и числе поездов д=3,5 {табл. 4.2) на межподстанционной зоне 1=3 км не превышает 0,2. Соответственно в районах питания двух подстанций 1=9 км и я=10,5, вероятность рекуперативных торможений достигает 0,6. Если снизить интервал движения до /=4 мин., то в схемах с двусторонним питанием все акты электрических торможений, как показывают расчеты, могут быть рекуперативными. Нарис. 4.10 представлены вероятностные графики актов рекуперации в тяговой сети для межподстанционной зоны при одностороннем и двустороннем питании. Эффект рекуперации в контактной сети при двустороннем питании повышается также за счет уменьшения потерь энергии рекуперации при передаче к поезду, работающему в режиме тяги.
Для перевода тяговой сети с одностороннего питания на двустороннее, а также для повышения защиты КС от токов короткого замыкания, целесообразно на секционных разделах применять автоматические посты секционирования (АПС) [220].
Принцип работы АПС основан на различии напряжений в секциях С\ и С1. Силовой тиристор VS\ (KS2) открывается со стороны секции с меньшим напряжением. При коротких замыканиях в тяговой сети и превышении тока уставки происходит запирание силовых тиристоров. В схеме АПС обозначено: KS1, VS1 - силовые тиристоры; VS3, VS4 - коммутирующие тиристоры; FZ 1, VD2 - силовые диоды; LK, Ск соответственно коммутирующие индуктивность и емкость; В - выпрямитель подзаряда Ск.
На основе приведенных математических описаний разработан алгоритм для моделирования пропускной способности ТГС и расчетов электрических величин тяговой сети. Компьютерная модель позволяет проводить оценки режимов подсистемы электроснабжения и использования энергии рекуперации при изменении типов ЭПС, размеров движения, схем питания и длин секций, а также рассчитывать интервальные характеристики и технологические потери электроэнергии. Нарис. 4.12 ирис. 4.13 показаны характеристики пропускной способности тяговой сети при одностороннем (1 =1) и двухстороннем (Kcx Z) питании секций КС троллейбуса и трамвая, полученные с помощью компьютерной модели.
Для каждой из рассматриваемых секций представлены графики пропускной способности тяговой сети по току п т , напряжению n v и защите п 3 . Характеристики приведены для секций КС из проводов 2МФ — 85, длины перегона 435м и питающих линий одиночной длины 275м, выполненных кабелем АСБ — 800. Из представленных графиков следует, что пропускная способность тяговой сети для троллейбуса ограничена потерями напряжения, а трамвая - допустимыми токами. В табл. 4.3. приведены соответственно значения пропускной способности и потерь мощности линий тяговой сети трамвая и троллейбуса. Из данных табл. 4.3. и графиковое. 4.12 и рис. 4.13 видно, что при двустороннем питании (Кс=2) пропускная способность ТГС возрастает в 2...3 раза, при этом потери электроэнергии снижаются в 3,3...3,8 раза.
Одним из способов перевода секций ТГС на двустороннее питание может быть система электроснабжения двойного напряжения (СЭДН), функциональная электрическая схема которой показана нарис. 4.14. СЭДН состоит из выпрямительного агрегата (ВА), выполненного на двукратное напряжение, преобразовательного пункта (ПП) на основе инвертора напряжения (И), выпрямителя (В) и линии двойного напряжения (ЛДН). Выпрямительные агрегаты на двойное напряжение могут быть выполнены на типовых агрегатах подстанций, при этом, агрегаты со схемой выпрямления «две обратные звезды с уравнительным реактором» переводятся на каскадную схему профессора В.П. Вологдина, что может быть выполнено отдельными переключателями.
Расчеты и проектирование СЭДН, выполненные для тяговой сети г. Ташкента, показали, что ПП двойного напряжения в десятки раз по габаритам меньше по сравнению с подстанцией, а также значительно ниже по капитальным вложениям и по потерям электроэнергии в тяговой сети и на подстанции .Таким образом, использование схем КС с двусторонним питанием позволяет значительно расширить под станционную зону, снижает потери электрической энергии в тяговой сети и позволяет практически полностью использовать энергию рекуперации. Выводы: 1. На основе разработанной математической модели расчета электрических величин и параметров в трехранговой субподсистеме электрического транспорта с учетом случайного характера изменения чисел поездов на линии и нагрузок в тяговой сети показано, что вероятность режимов рекуперации электроподвижного состава при существующих схемах питания и секционирования тяговой сети и максимальных раз-мерах движения не превышает 0,4 т.е. из 10 актов электрического торможения только 4 могут быть рекуперативными. 2. Переход к схемам двустороннего питания значительно увеличивает длину подстанционной зоны, что помимо потерь электроэнергии значительно повышает эффективность использования энергии рекуперативных торможений, т.к. при одинаковой интенсивности движения в 3.,.4 раза возрастает число ПЕ в фидерной зоне КС и значительно повышается вероятность совпадения актов рекуперации и тяги, А для межпоездных интервалов J=4 мин. все акты электрических торможений могут быть рекуперативными.
