Саранские предприятия ПАО «Электровыпрямитель» и ООО «Электровыпрямитель-СПК» готовят к выпуску несколько моделей преобразователей нового поколения.
Преобразователи предназначены для применения на магистральных грузовых электровозах переменного тока серии 2 (3,4) ЭС5К «Ермак», новых тепловозах 3ТЭ28, а также на перспективной разработке ТМХ — одноэтажных купейных вагонах габарита «Т».
К испытаниям готовы!
В июне 2023 года начались испытания нового многоканального тягового преобразователя М-ОПП‑950–1,1к-У2 производства ПАО «Электровыпрямитель» для электровозов переменного тока с поосным регулированием силы тяги 2 (3,4) ЭС5К «Ермак». Тяговый преобразователь нового поколения должен прийти на смену серийно выпускаемым моделям ВИП‑4000–2М-УХЛ2, ВИУ‑4000–2М-УХЛ2 и БВИ‑4000–2К-У2. Благодаря современным техническим решениям новый преобразователь построен на 32 тиристорных блоках, что вдвое меньше по сравнению с агрегатами предыдущего поколения. Кроме того, за счет применения нового поколения силовых полупроводниковых приборов ЭКСКЛЮЗИВ производства ПАО «Электровыпрямитель», а также уменьшения количества узлов и деталей при сохранении ключевых характеристик, ожидается, что новый преобразователь будет обладать лучшим показателем надежности, чем предшественник, — среднее значение параметра потока отказов преобразователя не более 0,115 случая на 1 млн км пробега против 0,303. А применение новой системы диагностики каждого тиристора и системы формирования импульсов позволит своевременно диагностировать техническое состояние преобразователя. В зависимости от исполнения преобразователь может поставляться с блоком реактивных токов (БРТ), основу которого составляет решение по управлению реактивной энергией. Применение преобразователя с БРТ позволит повысить коэффициент мощности электровоза на 4%, что обеспечит снижение удельного расхода электроэнергии в режиме тяги поездов примерно на 4–5%.
На собственных комплектующих
«Электровыпрямитель-СПК» разработал и приступил к предварительным испытаниям тягового многоканального преобразователя М-ТПП‑1,1к‑500-У2 для нового тепловоза 3ТЭ28. Агрегат предназначен для преобразования переменного напряжения генератора в шесть независимо регулируемых постоянных напряжений для раздельного питания тяговых электродвигателей постоянного тока тепловоза. Данный преобразователь должен прийти на смену серийно выпускаемой модели М-ТПП‑3600М‑1-У2. Большая часть деталей и узлов нового преобразователя по заказу ООО «Электровыпрямитель-СПК» была изготовлена работниками ПАО «Электровыпрямитель». Преобразователь имеет унифицированную блочно-модульную конструкцию, позволяющую добиться надежности, простоты обслуживания и модульной замены при проведении ремонтных работ. В нем удалось сохранить все преимущества преобразователя М-ТПП‑3600М‑1-У2, а также реализовать новые требования к защите преобразователей, эксплуатируемых на подвижном составе.
Будущее начинается сегодня
В настоящее время конструкторы «Электровыпрямителя» ведут разработку статического преобразователя М-ОПП2ТОП‑55-У1 (ПВС‑55) для пассажирских вагонов, оборудованных автономной системой энергоснабжения. Он будет применяться на одноэтажных купейных вагонах габарита «Т» (партия «2023», модели 61–4533, 61–4534), которые также находятся в разработке. Преобразователь состоит из трех ящиков: блока резисторов, преобразователя высоковольтного и преобразователя низковольтного. Агрегат имеет четыре выходных канала: для питания асинхронных двигателей компрессора и вентиляторов в установке кондиционирования воздуха (УКВ), вентилятора конденсатора УКВ, электронагревателей, других вагонных потребителей и для заряда аккумуляторной батареи. Электрическая схема нового преобразователя обеспечивает гальваническую изоляцию всех четырех выходных каналов между собой. Данное техническое решение увеличивает помехоустойчивость и надежность работы преобразователя. Несмотря на то, что ПАО «Электровыпрямитель» уже имеет опыт разработки и изготовления подобных преобразователей, четырехканальная конструкция применяется впервые.
Ноу-хау по-Сарански
Об особенностях IGBTмодулей, которые будут применяться в перспективном преобразователе для вагонов габарита «Т», нам рассказал начальник ОПП НИЦ СПП Вячеслав Мускатиньев.
— Преобразователь М-ОПП2ТОП55-У1 укомплектован серийными IGBT и диодными модулями собственного производства. Несмотря на то, что в преобразователе применяется более десятка различных типов модулей, широкая номенклатура разработанных и выпускаемых ПАО «Электровыпрямитель» силовых полупроводниковых приборов позволила полностью отказаться от импорта. Из всех заложенных в документацию модулей стоит отдельно выделить два IGBT-модуля — М2ТКИ‑200–17В и МДТКИ‑200–17В, которые не имеют мировых аналогов по электрической прочности изоляции (13 кВ). История создания серии модулей с повышенной электрической прочностью изоляции началась в 2000 годах с действовавших в тот момент технических требований ОАО «РЖД» к изоляции токоведущих частей преобразовательной техники для подвижного состава. Так как беспотенциальные модули предназначены для монтажа на общий охладитель, который в большинстве случаев гальванически соединен с корпусом локомотива, то применяемые модули должны иметь соответствующую изоляцию между основанием и контактами. Требуемое значение — 13 кВ — превышало возможности выпускаемых модулей, как зарубежных, так и российских. Максимальное значение для серийных модулей составляло не более 10,2 кВ. Поиск оптимального технического решения занял более двух лет, потому что при разработке новых модулей требовалось одновременно обеспечить минимальное изменение технических характеристик и сохранение габаритов. В конце 2003 года были разработаны IGBT-модули с повышенной электрической прочностью изоляции по схемам полумостов и чопперов на ток 100 А, напряжение 1200 В и 1700 В. Испытания показали, что новые IGBT-модули выдерживают испытательное напряжение между основанием и силовыми выводами 13 кВ в течение 60 минут и 15 кВ при стандартном времени испытаний одна минута. Разработанное техническое решение защищено патентом Российской Федерации на изобретение № RU 2274928 C2. В дальнейшем на базе этого изобретения были созданы несколько новых серий модулей для применения в железнодорожном транспорте, а также расширен ряд разработанных модулей в исходном корпусе 62х106 мм.
Александр Боок, заместитель генерального директора ПАО «Электровыпрямитель» по техническому развитию:
— Задачи по развитию номенклатуры изделий ПАО «Электровыпрямитель», которые стоят сегодня перед нашим коллективом, не только сохраняют свою актуальность, но и приобретают дополнительную экономическую значимость в тесном взаимодействии с ГК КСК и АО «Трансмашхолдинг». Многие из реализуемых предприятием проектов в конечном итоге направлены на дальнейшее развитие рельсового подвижного состава, выпускаемого на ООО «ПК «НЭВЗ», ОАО «ТВЗ», АО «УК «БМЗ» и в других компаниях периметра ТМХ. Инженерно-технологические службы нашего предприятия эффективно продолжают работы по освоению новых видов изделий.
