В 1989 году на ленинградском заводе им. Егорова было изготовлено три опытных вагона с асинхронными двигателями. За основу была взята конструкция вагонов 81-717 (81-714), из которых сделали два головных вагона ЭС-720 №№ 8922 и 8929, а также один промежуточный – ЭС-721 №8277.
По результатам их испытаний в 1990 г. на том же заводе был создан опытный вагон 81-720.1, также имеющий асинхронные двигатели. Кроме того, он имел другую внешность (заметьте, тенденция: чем новее разработка, тем хуже она выглядит...) и принудительную вентиляцию.
В 1991 году, после ряда испытаний, в конструкции нового вагона был выявлен ряд существенных недостатков, но в целом это направление в отечественном вагоностроении было признано перспективным.
Есть данные, что в настоящее время 81-720.1 приписан к депо «Калужское» (Москва), где в паре с вагоном 81-717.5 №10036 и еще каким-то вагоном (или вагонами?) находится в «служебной эксплуатации» (только вот что там они «эксплуатируют» – непонятно).
Что же касается вагонов ЭС, то в 1998 году с них было снято все нестандартное оборудование, после чего все они были переоборудованы в обычные 81-717 (81-714), и сейчас они работают в петербургском депо «Невское»:
ЭС-721 №8277 в вагон типа 81-714.5М №11406 – резервный вагон.
ЭС-720 №8922 в вагон типа 81-717.5М №10225 – в основном составе.
ЭС-720 №8929 в вагон типа 81-717.5М №10226 – в резервном составе.
В середине 1992 г. на вагоностроительном заводе им. Егорова было выпущено два головных вагона типа 81-550, получившие номера 10095 и 10096, а также два промежуточных моторных типа 81-551 с номерами 11156 и 11157. В конце того же года было изготовлено два промежуточных безмоторных вагона типа 81-552 (№№11254 и 11255). Таким образом было изготовлено шесть вагонов единственного состава нового поколения с асинхронным приводом и принудительной вентиляцией.
Мощность асинхронного двигателя в полтора раза превышает мощность традиционного двигателя постоянного тока, и это позволяет включать в состав поезда имеющие меньший вес безмоторные вагоны. Кроме того, сокращение единиц тягового оборудования даст существенную (до 25%) экономию электроэнергии.
Поезд оснастили электронной системой управления и диагностики, бортовой телеметрией, которая обеспечивает контроль 37 параметров, информируя машиниста и диспетчера о состоянии элементов состава.
В вагонах установлена принудительная вентиляция, для снижения уровня шума применено двойное остекление окон и пневмоподвешивание подвагонных тележек. Состав был сформирован по схеме Г-М-П-М-П-Г (Г – головной моторный, М – промежуточный моторный, П – промежуточный безмоторный).
О внешности этого поезда можно сказать лишь одно. Это, пожалуй, мягко скажем, самая некрасивая разработка отечественных вагоностроителей. Даже вагон 81-720.1 смотрится куда менее уродливо. Салон также оставляет желать лучшего – чего стоят одни противные пластиковые сиденья.
Кстати, раньше такие же сиденья находились на вагонах, предназначавшихся для Тегеранского метро (которые, правда, отправлены туда не были и поэтому работают в московском депо «Печатники». Изготовлены они в Петербурге и имеют №№10188, 10189, 11317, 11343–11347). Впрочем, через пару лет эти сиденья были убраны и заменены на стандартные. Теперь единственное отличие этих вагонов в том, что их салон отделан более красивым темным пластиком.
В 1993 г. состав из вагонов 81-550, 81-551 и 81-552 поступил для испытаний в депо «Автово». После проведения различных тестов и доработок конструкции, 15 ноября 1995 г. на станции «Площадь Восстания» состоялась официальная презентация состава, приуроченная к 40-летию Санкт-Петербургского метрополитена.
Обещали, что он станет ходить по линии с пассажирами, а 1996 году даже пойдет в серию, но этого не произошло. Почти сразу же после презентации поезд отправили обратно на завод для доработки, где в 1997 году после ряда испытаний все вагоны нового поезда были переделаны.
Головные 81-550 – в 81-540.1, промежуточные моторные и промежуточные безмоторные 81-551 и 81-552 – в 81-541.1.
В июле 2000 года новый поезд начал пассажирское движение, и работает он в депо «Московское» Санкт-Петербургского метрополитена.
Между тем, в настоящее время на «Вагонмаше» создается новый поезд с асинхронным электроприводом и чешским комплектом электрооборудования. К сожалению, в 2000-м году Петербургский метрополитен не смог финансировать изготовление нового поезда, и «Вагонмаш» продолжил работу уже с Киевским метрополитеном. В украинскую столицу этот поезд поступит в конце 2001-го года. Любопытно было бы в связи с этим узнать, как он будет выглядеть...
А в это время в Мытищах вовсю идет процесс по созданию своего асинхронника, естественно, на базе «Яузы»... А в Питере в это время вовсю пытаются "выпятить" свой новый "супер-поезд" 81-540.1 (81-541.1)
В тему:
Рассказ о том, что же такое асинхронный привод:
Будущее – за асинхронным приводом
Многолетняя история развития тягового электропривода подвижного состава всегда происходила на фоне конкуренции между двумя системами – приводом на постоянном токе и переменном.
Существующий сегодня на вагонах привод постоянного тока с релейно-контакторной системой управления прост, но неэкономичен по расходу электроэнергии и текущим расходам на содержание. Этот привод по многим параметрам уже перестал удовлетворять современным требованиям. Релейно-контакторная система управления требует частого обслуживания и ремонта, связанного с малыми ресурсными возможностями контактных систем, и требует значительных, в общем объеме, материальных затрат. Кроме того, как показывает опыт эксплуатации, неквалифицированное обслуживание и ремонт приводит к отказам оборудования на линии, ведущим к сбоям графика движения и в конечном результате к материальным убыткам. Анализируя причины отказов, можно сказать, что в большинстве случаев они связаны с нарушением технологии обслуживания и ремонта оборудования привода. Экономичность привода постоянного тока невысока из-за больших потерь энергии на пуско-тормозных реостатах в режимах разгона и торможения. Коллекторные тяговые двигатели боятся перегрузок и требуют повышенного внимания к обслуживанию щеточно-коллекторных узлов в эксплуатации и сложной высокозатратной технологии ремонта.
Одним из главных конкурентов классическому приводу на постоянном токе является асинхронный тяговый привод, который более экономичен по расходу энергии, значительно снижает эксплуатационные расходы на обслуживание за счет применения современных высокоресурсных и надежных в работе полупроводниковых приборов, не требующих обслуживания. Снижается вероятность возникновения отказов из-за некачественного ремонта, так как привод имеет систему диагностики и проходит настройку и проверку на специализированном стендовом оборудовании. Могут быть увеличены межремонтные пробеги и сокращены затраты на обслуживание.
Бесколлекторный асинхронный тяговый двигатель лишен недостатков, присущих коллекторным двигателям постоянного тока, прост по конструкции и неприхотлив в эксплуатации. К недостатку привода такого уровня можно отнести его высокую начальную стоимость, однако, учитывая экономию на обслуживание привода, его энергетическую экономичность с возможностью рекуперации электроэнергии обратно в контактную сеть, надежность и высокий ресурс работы современной полупроводниковой техники, можно предполагать его быструю окупаемость. К косвенным затратам при применении асинхронного тягового привода нужно сразу отнести затраты на реорганизацию всей системы обслуживания и ремонта, с решением вопросов приобретения необходимого диагностического оборудования, повышения уровня образования обслуживающего персонала, решения вопросов приема – передачи рекуперируемой энергии. Вторым фактором, сдерживающим внедрение асинхронного тягового привода, является диапазон рабочих частот. Частота пульсаций тягового тока находится в том же частотном диапазоне, на который работает существующая система регулирования скорости движения – АРС. Однако проблема может быть решена технически с использованием высокоэффективных фильтров.
Сторонников и противников той или иной системы электропривода немало, и каждого найдутся свои веские основания в защиту своей идеи. Конечно, в каждой системе есть свои плюсы и минусы, однако можно однозначно сказать, что в условиях частых пусков и торможений, столь характерных для метрополитена с его малыми межстанционными расстояниями, больше удовлетворяет асинхронный привод. Он не требует дополнительных переключений в схеме для перехода из режима тяги в режим торможения, процессы регулируются только изменением частоты и величины питающего тяговые двигатели напряжения. При выборе привода надо решить вопрос целесообразности. Внедрение нового поколения подвижного состава с асинхронным тяговым приводом в настоящее время всецело зависит от финансирования и по этой причине задерживается. Но быть технически готовым к реализации этой задачи необходимо, чтобы на момент поступления финансовых средств мы могли положить на стол четко отработанный вариант технического решения.
Развитие технического прогресса всегда связано с разработкой и использованием новых материалов. Тема развития асинхронного тягового привода в настоящее время получила новый импульс, связанный с серийным производством новых силовых полностью управляемых полупроводниковых элементов – силовых транзисторов. Это позволило совершить качественный скачок в развитии схемотехники полупроводниковых преобразователей. Схемы упростились, что привело к снижению массогабаритных показателей тягового привода, росту удельной энергоемкости.
Одними из первых в России, кто освоил выпуск тяговых приводов на базе современных силовых транзисторов, является фирма «ЭПРО». Первыми заинтересованными транспортными предприятиями города во внедрении этого привода стали трамвайные парки. И это понятно, учитывая условия эксплуатации подвижного наземного состава и те преимущества, которые дают асинхронные тяговые двигатели и управление привода в целом. Созданный тяговый привод для вагона трамвая, успешно прошел испытание, принят межведомственной комиссией и рекомендован к внедрению на трамвайных вагонах.
Сегодня служба Подвижного состава совместно с АО «Вагонмаш» и фирмой «ЭПРО» ведет работу по созданию аккумуляторного электровоза с асинхронным тяговым приводом. Учитывая специфику работы электровоза с частыми пусками и торможениями, имеется возможность проверки работы режима рекуперации энергии торможения на тяговую батарею и контактную сеть, появляется возможность для отработки вопросов оптимального выбора схемы, которая в дальнейшем будет являться прототипом тягового привода серийного вагона. Особое внимание будет уделено отработке вопросов взаимодействия привода с системами АЛС-АРС. Кроме того, создаваемый электровоз не потребует создания стационарной зарядной станции в депо, поскольку зарядная станция разместится на самом электровозе и позволит обеспечить его автономность работы на удаленных и вновь строящихся объектах. Работы по испытанию электровоза поручена специалистам электродепо «Автово». В них примут участие представители ГосНИИВ, а затем электровоз будет предъявлен межведомственной комиссии. Хочется надеяться, что результаты начатой работы будут востребованы и в дальнейшем перспективными.
А. Ракитин,
ведущий инженер Технического отдела
службы Подвижного состава.
Петербургский метрополитен N13 (1318)
Статья об электровозе с асинхронным двигателем:
Электровоз-2000
В прошлом году уже рассказывалось о планах создания на «Вагонмаше» метропоезда с асинхронным электроприводом и чешским комплектом электрооборудования. К сожалению, в 2000-м году Петербургский метрополитен не смог финансировать изготовление нового поезда, и «Вагонмаш» продолжил работу уже с Киевским метрополитеном. В столице Украины получат этот поезд в 2001-м году.
Однако работы по внедрению асинхронного привода на Петербургском метрополитене продолжаются. В будущем году планируется изготовить на «Вагонмаше» для электродепо «Выборгское» электровоз с асинхронным тяговым приводом.
Очень важно, что изготовление комплекта электрооборудования для асинхронного привода поручено петербургской фирме «ЭПРО», которая уже изготовила такой привод для трамваев. Более того, трамваи с аппаратурой фирмы «ЭПРО» испытаны, сертифицированы и серийно изготавливаются для Петербурга и других городов.
Именно для электровоза важна экономичная и надежная схема тягового привода, обусловленная отсутствием пусковых токоограничивающих резисторов, которые включены именно на малых скоростях, т. е. при маневровых работах. А надежность асинхронных двигателей обусловлена отсутствием щелочно-коллекторного узла.
Схема асинхронного электропривода с рекуперацией тормозных токов на тяговую батарею позволяет говорить об увеличении дальности автономного пробега электровоза, об увеличении срока службы тяговой аккумуляторной батареи, о снижении объема технического обслуживания данной подвижной единицы и о повышении надежности ее работы.
Для подзаряда хорошо зарекомендовавшей себя тяговой батареи ТПЖН-550 на электровозе будет применяться бортовое зарядное устройство. С его помощью можно будет проводить как плановый заряд батареи в депо, так и оперативный подзаряд в любой точке на линии метрополитена при наличии там питающей сети.
При движении электровоза под высоким напряжением тяговая батарея будет также подзаряжаться пониженными токами от бортового зарядного устройства, а при движении от батарей на нее для подзаряда будут направляться тормозные токи рекуперации.
Бортовое зарядное устройство также разрабатывается фирмой «ЭПРО» специально для этого электровоза, но может быть применено и на действующих электровозах.
Интенсивность работы электрооборудования на электровозе очень высока. Именно такой режим работы позволит основательно испытать и отладить новый асинхронный привод для его дальнейшего использования на поездах Петербургского метрополитена.
В разработке аппаратуры для нового электровоза принимает участие НИИТМ, разрабатывая компактную систему АЛС-АРС и управление «верхнего уровня» (пульт, контроллер и т.д.)
Контактно-аккумуляторные электровозы изготовлены на базе вагона Д и уже сейчас требуют замены из-за физического износа и морального старения, отсутствия запасных частей.
Надеемся, что уже в ближайшее десятилетие их заменят экономичные и надежные электровозы с асинхронным тяговым приводом.
