Перетворення електричної енергії на тягових підстанціях постійного струму в умовах швидкісного руху

Размещено на http://www.allbest.ru

Зміст

1. Швидкісний та високошвидкісний залізничний транспорт. Тенденції розвитку

1.1 Збільшення швидкості на залізничному транспорті

1.2 Вплив електричної тяги на розвиток швидкісного сполучення

2. Перетворення електричної енергії на тягових підстанціях постійного струму в умовах швидкісного руху

2.1 Особливості тягового енергетичного комплексу швидкісних магістралей

2.2 Енергетична взаємодія системи перетворювального обладнання тягової підстанції постійного струму із системою зовнішнього елктропостачання

3. Експериментальне дослідження перетворення електричної енергії на тягових підстанціях за несиметричної живлячої напруги

3.1 Фізичне та комп'ютерне моделювання випрямлення електричної енергії у несиметричних режимах

3.2 Зіставлення результаті фізичного та комп'ютерного моделювання

Список бібліографічних джерел

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Швидкісний та високошвидкісний залізничний транспорт. Тенденції розвитку

тягова підстанція швидкісний енергія

1.1 Збільшення швидкості на залізничному транспорті

Зростанню привабливості та конкурентоздатності у сфері пасажирських перевезень сприяє зменшення тривалості поїздки на великі відстані. У цьому випадку, володіючи значними перевагами порівняно з іншими видами транспорту (економічність, високий рівень безпеки та комфорту), швидкісні залізниці набувають усе більшого поширення. За визначенням Міжнародного союзу залізниць (МСЗ) [1, 2], під високошвидкісним пасажирським поїздом розуміється поїзд, який пересувається зі швидкістю понад 250 км/год спеціальними коліями або зі швидкістю понад 200 км/год звичайними модернізованими залізничними коліями. Відповідно застосовують таку класифікацію високошвидкісних залізниць для перевезення пасажирів за трьома категоріями максимальної швидкості руху поїздів: перша - 200-250 км/год; друга - 250-350 км/год; третя - понад 350 км/год. Залізничні лінії із швидкостями від 140-160 до 200 км/год прийнято відносити до швидкісних магістралей. Градація загалом різняться у різних країнах світу. Наприклад, у Китаї [3] визнана наступна класифікація: звичайні - 100-120 км/год; середньошвидкісні - 120-160 км/год; швидкісні - 160-200 км/год; високошвидкісні - 200-400 км/год; надвисокошвидкісні - більше 400 км/год. Загальна протяжність високошвидкісних залізничний магістралей в світі в даний час складає 7000 км, у тому числі 3750 км в Європі, причому високошвидкісні поїзди обслуговують також полігон протяжністю близько 20 тис. км звичайних залізничних ліній, реконструйованих під швидкісний рух. Але процес проектування і будівництва нових ліній високошвидкісного руху не припиняється, так поряд з розвитком високошвидкісної залізничної мережі Південної Європи, довжина якої до 2020 р. може скласти приблизно 10 тис. км, передбачається зростання кількості високошвидкісних ліній в країнах Азії. Тільки в Китаї до 2015 р. планується будівництво високошвидкісних ліній залізниць протяжністю близько 45 тис. км.

Високошвидкісний транспорт, як результат комплексного розвитку рухомого складу, інфраструктури, систем управління рухом, електропостачання, телемеханіки та зв'язку, представляє собою складну, трудомістку та витрату із позиції впровадження та експлуатації галузь господарства. Рішення про будівництво високошвидкісних ліній - це важливий крок у розвитку транспортної системи окремої держави, прийняття якого виправдано при наявності високого економічного потенціалу країни, необхідної густини населення, зростання його доходів. Цьому сприяє обмежена кількість транспортних засобів або надмірна завантаженість транспортних шляхів інших видів транспорту, урбанізація.

Саме поняття високошвидкісна залізниця зародилось у 60-70 роках XX століття після ведення до експлуатації першої спеціалізованої залізничної магістралі Токіо - Осака у Японії у 1964 році, що стало новим етапом у розвитку залізничного транспорту. На протязі всієї його історії, від поставленої Ричардом Тривітиком на рейки парової машини до сучасних електропоїздів, триває боротьба за збільшення їхньої швидкості. Швидкість перших локомотивів у на початку XIX-го століття досягала 6-8 км/год. У 1825 році потяг Стефенсона «Locomotion», який був задіяний на першій громадській залізниці, реалізував швидкість 25 км/год [4] при загальній масі поїзду 90 т. Вже у 1829 році на паровозі «Ракета» була досягнута швидкість 46,6 км/год і одночасно зареєстрований перший рекорд швидкості на залізниці [5]. За одиночного слідування цей локомотив наступного 1830 року досяг швидкості 56 км/год. У Великобританії 1850 року була подолана межа швидкості у 100 кілометрів на годину, максимальна швидкість отримана під час встановлена рекорду 125,6 км/год. Потяг «Кремптон» із складом масою 157 т на лінії Париж - Ліон 1890 розвинув швидкість 144 км/год.. Новий рекорд швидкості досягнутій на паровозній тязі у 1935 році на паровозі «Silver Link», тоді, 29 вересня, вийшовши із станції Кінг-Крос (Лондон) він досяг швидкості 112 миль на годину або 180,3 км/год. Вже у наступному році німці перевершили англійців розігнавши свій локомотив до 200,4 кілометрів на годину. Проте остаточний офіційно зафіксований рекорд швидкості залишився за англійським паровозом «Mallard» 126 мили за годину (202.7 км/год). Рекордна швидкість була досягнута 3 липня 1938 на невеликому ухилі Стоук-Банк на південь від Гретема на Магістралі Східного Узбережжя.

В СРСР абсолютний рекорд швидкості для парової тяги становив 170 км/год та встановлений на ділянці Ленінград - Москва 1938 року потягом із заводським позначенням П12 більш відомим у літературі [6] як потяг типу 2-3-2К. На той час у Радянському Союзі конструювали локомотиви серії ФД із максимальною швидкістю 115 км/год. Однак конструктори ставили перед собою завдання досягти рекорду швидкості. Працюючи над експериментальним локомотивом інженери отримували неоціненний досвід у сфері швидкісного суху. Проте, Друга світова війна перервала ці роботи, а по її закінченню увагу вчених була направлена на інші види тяги.

Кінець XIX-го століття став періодом експериментальних досліджень та використання альтернативних способів приведення поїздів до руху. Виникли перші електровози та локомотиви із двигунам внутрішнього згорання. У 1890 електричний струм, що подавався напругою 500 В рушив із місця рухомий склад лондонського метрополітену [7]. Раніше, у 1881 Берліном пройшов перший трамвай на електричній тязі, а в 1887 у Штутгарті (Німеччина) відбулась перша відома демонстрація тепловоза. На початку XIX-го століття велись розробки рухомого складу із гвинтовою тягою та авіаційним двигуном. Результатом такого проекту став аеровагон, що у 1931 році на ділянці між Гамбургом та Берліном встановив рекорд швидкості у 230 км/год. Він був 25,85 метрів завдовжки і висотою 2,8 м. На ньому був встановлений 12-циліндровий бензиновий літаковий двигун потужністю 600 кінських сил (450 кВт), який приводив у рух повітряний гвинт встановлений у задній частині локомотиву. Історія знала не більше десятка спроб розробити такий локомотив, приблизно половина з них була втілена в металі. Але далі єдиного демонстраційного екземпляра проект не розвивався.

На початку минулого століття електрична та тепловозна тяга спромоглися подолати швидкісну межу у 100 кілометрів на годину. Експрес із назвою «Летючий Гамбуржець» (Німеччина) до руху якого приводила автомотриса досяг у 1933 році швидкості 165 км/год. У 1939 під час дослідження дизель-поїзд досяг швидкості 215 км/год (Гамбург - Берлін). У цей час у інших країнах Європи та у США створювали дизелі та автомотриси здатні розвивати швидкість вище 120 км/год. Офіційний рекорд швидкості тепловозній тязі зафіксований у Великобританії після Другої Світової війни, він становив 201,1 км/год [5]. Відомо те, що під час дослідження тепловоза ТЭП80 у 1993 році, був встановлений рекорд швидкості у 271 кілометрів на годину, який сьогодні вважається національним рекордом Росії.

Почавши свою історію з атракціону на виставці у Берліні у 1879 році, електровози поступово, вбираючи досягнення науково-технічного прогресу, витісняли автономний рухомий склад із обновних напрямів руху. Поява трифазної системи змінного струму знаменувала новий етап у розвитку електроенергетиці. Вона давала вагомі переваги у виробленні та передачі електроенергії на значну відстань, можливість сконцентрувати виробничі потужності, зробити виробництво електроенергії масовим. У 90-х. роках XIX ст. на залізничному транспорті почали використовувати трифазні двигуни. Уперше система трифазного струму була введена на трамвайній лінії в Лугано (Швейцарія) [7] та на декількох гірських ділянках залізниці, потім на дорогах Італії та Пруссії. У 1903 році на електрифікованій по системі із трьома контактними проводами ділянці Маріфельд - Цоссен (Німеччина) пройшли випробування швидкісного електрорухомого складу. Під час експерименту електровагон фірми «Siemens & Halske» досягнув швидкості 206,6 км/год. Іншим учасником, компанією АЕG, вдалося перевершити цей результат, розігнавши свій локомотив до швидкості 210 км/год [5].

Результати випробувань довели потенціальну можливість електричної тяги до здійснення комерційного швидкісного руху. Переваги неавтономної рухомого складу та електричної тяги в цілому [9, 10], привели до переорієнтації інженерних досліджень на більш перспективний напрямок розвиту залізничного транспорту, зокрема у пасажирському сполученні. У зв'язку із цим максимально досягнута маршрутна швидкість на не електрифікованих ділянках залишилась на межі 134 км/год [8].

1.2 Вплив електричної тяги на розвиток швидкісного сполучення

Після першої світової війни почала нарощувати електрифікація залізниць. Електрична тяга була введена на магістральних лініях із великою густиною руху. У Німеччині електрифіковано лінію Гамбург - Альтон, Лейпциг - Галле - Магдебург. Електрифіковані північні ділянки в Італії, альпійські в Австрії. Франції, Італії були сконструйовані електровози та електропоїзди, здатні розганяти експреси до швидкості 140-160 км/год. У 30-ті роки в Італії сконструювало швидкісний електропоїзд постійного струму ЕТR 200. На ділянці із Флоренції у Мілан поїзд пройшов за 1 годину 55 хв із вередію швидкістю 164 км/год і короткочасно розвиваючи її до 202,8 км/год. З 1935 року розпочалася електрифікація на території сучасної України. Першою було введено у дію ділянку Долгівцеве (тепер ст. Кривий Ріг - Головна) - Запоріжжя. Розвиток було перерваний новим світовим конфліктом.

Лише на початку 50-х років у Європі було поновлено дослідження у напрямку підвищення швидкості руху. Вже у 1955 році у дослідницький поїздці французький електровоз серії ВВ 9000 на ділянці довжиною 36,9 км лінії Париж - Ліон досягнув швидкості 331 км/год та встановив новий світовий рекорд, який був побитий тільки у 1981 р. поїздом TGV.

Уперше ідея високошвидкісних залізниць була реалізована у Японії на поїзді із серією 0. 1 жовтня 1964 у Токіо відбулася офіційна церемонія початку руху поїздів по магістралі Токіо - Осака довжиною 515 км, приурочена відкриттю XVII Олімпійських ігор. Час руху складав 3 год 10 хв. Максимальна швидкість руху склала 220 км/год, середня швидкість на ділянці - 163 км/год. Велика швидкість та комфорт забезпечили попит у пасажирів, тому вже через 5 років кількість перевезених пасажирів збільшились більше ніж у 2 рази та склали 70 млн. чоловік на рік. Всього з 1963 по 1986 р. було випущено 3216 вагонів поїздів цієї серії. Більше 20 років вони становили основу парку рухомого складу ліній Японії. Поїзди серії 0 складались із 8-ми 2-вагоних секцій, кожна із яких мала своє силове коло. Напруга контактної мережі 25 кВ частотою 60 Гц. Тяговий привод побудований на базі колекторних двигунів постійного струму у кількості 64 шт. по 185 кВт із реостатно-трансформаторним регулюванням.

У 80-тих роках на залізницях Японії увійшли до експлуатації поїзди нового покоління серій 100 та 200, роботи над якими були розпочаті у кінці 60-х років. Реалізована швидкість підвищена до 240 км/год. Потужність тягового приводу, який базувався на 48 (по 230 кВт) колекторних тягових двигуна, було зменшено на 900 кВт відносно поїздів нульової серії і становила 11 МВт. Максимальне навантаження вісь поїздів серій 100 та 200 вдалося знизити до 15 т проти 16 т у поїзда серії 0.

У сконструйованих за 90-х роки поїздах була втілена одна із революційних ідей, що забезпечили зниження маси обладнання, високі швидкісні показники, економічність і значне підвищення надійності всієї машини в цілому. Нові поїзди були обладнанні асинхронним тяговими двигунами із системою керування за принципом широтно-імпульсного моделювання спочатку на базі GTO-транзисторів (типи поїздів 300, Е1, 500, Е2, Е3), потів для серії Е4 та 700 елементну базу перетворювачів набирали із транзисторів з ізольованим затвором. Застосування сучасних технологій та матеріалів дозволило зменшити навантаження на вісь збільшити допустиму швидкість до 270…300 км/год. Суттєву значення у зниженні показників енергоспоживання відігравало покрашення аеродинамічних властивостей корпусу поїздів.

На сьогодні на 91% залізничних шляхів Японії реалізовано високошвидкісне сполучення (від 200 км/год), на відміну від Європи, де цей показник складає 16%. У державах Європи мережа електрифікованих залізниць почала формуватися на початку минулого століття, коли актуальні значення швидкості не перевищували 200 км/год. Як виявилось високошвидкісний, залізничний транспорт, як складна система, потребує компресного розвитку всіх його компонентів. Що у першу чергу стосується інфраструктури та системи електропостачання, здатних у повній мірі реалізувати закладенні можливості рухомого складу. Показовий за цих обставин приклад залізниць Італії, яка удосконалюючи лише рухомий склад, із відставанням змогли перейти на високошвидкісний рух.

У Італії перші кроки по створенню високошвидкісних поїздів були розпочаті у 50-х роках. У 1953 році сконструйований електропоїзд постійного струму ЕТR300 Settebello складений із 7 вагонів. Дванадцять тягових двигунів, потужністю 187 кВт (всього 2244 кВт), здатних розганяти рухомий склад до 200 км/год. У цей період розроблений електропоїзд Аle 60, сформований із 3-х моторних вагонів. Під час випробувань на лінії Рим - Піза, його було розігнано до 270 км/год. На початку 60-х років Італія підготовку до проекту метою якого було впровадження високошвидкісного залізничного руху. У 1986 р. опублікований план, у якому запроектовано спорудження ВСМ в коридорах Венеція - Мілан - Турин і Мілан - Болонья - Рим - Неаполь. Спорудження нової лінії Direttissima (Рим - Флоренція), розрахованої на швидкість до 250 км/год, було розпочато раніше будівництва ліній LGV (фр. «лінія високої швидкості») у Франції. Проте, ще до її завершення лінія застаріла за рядом технічних параметрів. Конструкція нових високошвидкісних магістралей ураховує недоліки попередніх проектів та допускає рух зі швидкостями до 300 км/год. Нові лінії прокладені за основними напрямами: Рим - Неаполь (220 км), введена в експлуатацію в 2000 р; Болонья - Флоренція (83 км); Мілан - Турин (127 км) - 2002 р; Мілан - Генуя (126 км) - 2005 р; Мілан - Верона (134 км) - 2001 р.

У 1972 році фірмою «Fiat Ferroviaria» здійснена концепція електровагону з активною системою нахилу кузова, що дозволяє збільшити швидкість руху поїзда в кривих без зниження рівня комфорту для пасажирів. До 1974 року ідея, реалізована на дослідному електровагоні та втілена в серії поїздів ETR401 Pendolino, розрахованому на максимальну швидкість 250 км/год. Сьогодні термін «Pendolino» використовується для позначення класу поїздів з нахилом кузова вагона в кривих. Кріплення струмоприймача було виконано таким чином, що б положення каретки із прикріпленим до неї полозом не залежало від нахилу кузова. Поїзд складався із 4-х вагонів кожен із яких містив тягові електродвигуни постійного струму напругою на 1,5 кВ. У 1985 компанія «Fiat Ferroviaria» отримала замовлення на поїзд, який у майбутньому отримав серію ETR450 Pendolino. Новий поїзд складався із 11 вагонів із на 10 із яких було розміщено тягові двигуни. Із дизайнерськими змінами ETR450 Pendolino поступив на експлуатацію на залізницях Німеччини під маркіруванням VT 610. Третє покоління - поїзд серії ЕТR460, вийшов у 1992 році, має конструктивну швидкість 250 км/год, дев'ять вагонів (шість моторних) та асинхронний тяговий привод. Поїзд серії ЕТR470 призначений для трансальпійського маршруту, який зв'язує Італію та Швейцарію, розрахований на швидкість 200 км/год маю однокову схему формування із ЕТR 460. Принципова різниця із останнім - це можливість працювати від двох систем електропостачання (3 кВ постійного та 15 кВ 16,7 Гц змінного струму). Тягове обладнання включає перетворювачі на GTO-транзисторах та асинхронні двигуни потужністю 500 кВт. Загальна потужність тягового приводу 6000 кВт.

На відміну розвиток високошвидкісного залізничного транспорту Німеччини, Франції, Іспанії включав комплексні заходи із розробки нового рухомого складу, удосконалення системи електропостачання, конструкції контактної та колії.

На реконструйованих залізничних напрямках Німеччини здійснюється «змішана» експлуатація високошвидкісних і звичайних пасажирських поїздів, а також прискорених вантажних поїздів. При організації високошвидкісного залізничного руху проходило будівництво нових високошвидкісних ліній, а також комплексна модернізація залізничної колії існуючих магістралей та їх поєднання до одної мережі. Німеччина володіє близько 1000 км високошвидкісних магістралей. З 1991 р. на високошвидкісних магістралях до конструкції верхньої будови колії увійшли бетонні плити типу Rheda. Максимальний ухил становив 40‰, радіус кривих - 3350 м, піднесення - 170 мм. Контактна підвіска типу SICAT H 1.0 [11] витримує струм до 850 А., сила натягу контактного проводу 2700 даН, несучого тросу 2100 даН, розрахована на пропускання поїздів із швидкістю 350 км/год із інтервалом 3 хв., кожен потужністю до 20 МВА. На 200 кілометрів шляху припадає 6 тягових підстанцій із встановленою потужністю МВА. Залізниці електрифіковані за системою 15 кВ частотою 16,7 Гц.

У Німеччині 1961 року опубліковано план створення високошвидкісної залізничної мережі довжиною 3200 км для рухи із швидкостями до 280 км/год напрямком Мангейм - Штутгарт, Ганновер - Вюрцбург, Ганновер - Берлін. У 1965 році створений швидкісний (до 200 км/год) електровоз серії Е03, який приводив у рух поїзд на лінії Мюнхен - Аусбург. Добрі результати було досягнуто після вводу в експлуатацію у 1973 р. чотирьохвагонного електропоїзду серії ЕТ403. Поїзди цієї серії володіли невеликим осьовим навантаженням 14,7 т. Сумарна потужність тягових двигунів складала 3790 кВт. Швидкість, обмежена станом колії, під час експлуатації складала 160 км/год, хоча максимально досягнута цим поїздом швидкість була близька до 200 км/год.

З 1981 до 1985 року розроблено електропоїзд розрахований на швидкість 350 км/год, який отримав назву ICE V від Inter City Express (англ. «міжміський експрес») та Versuch (нім. «експериментальний»). Поїзд ICE V складався із двох кінцевих та трьох проміжних вагонів. Потужність кожного моторного вагона складала 4200 кВт. У 1990 р. на залізницях Німеччини увійшов до експлуатації поїзд ICE, який мав конструктивну швидкість 280 км/год, сумарну потужність 9600 кВт; формувався із 14 проміжних та двох моторних вагонів. У наступних роках 1997 та 2000 році відповідно введені до експлуатації поїзди серії ICE2 та ICE3. Останній має два виконання - односистемний для внутрішнього сполучення та чотирьохсистемний призначений для міжнародних перевезень між Німеччиною, Францією, Австрією, Бельгією. Тяговий привод німецьких високошвидкісних поїздів укомплектований на базі асинхронних двигунів. Максимальна швидкість останньої моделей поїздів 330 кілометрами на годину, до якої розганяють поїзд 16 тягових двигунів потужністю 500 кВт.

Перша ВСМ ФРН Мангейм - Штутгарт (99 км) була введена в експлуатацію в 1991 році, потім були побудовані ВСМ Ганновер - Вюрцбург (326 км), Ганновер - Берлін (265 км); в процесі будівництва знаходиться лінія Кельн - Франкфурт - на-Майні (215 км) і Нюрнберг - Лейпциг (192 км).

У Європі провідну роль у розвитку швидкісного та високошвидкісного руху відігравала Франція, що підтверджується досягненнями залізничних компаній в конструюванні високошвидкісних ліній та поїздів TGV (Train а Grande Vitesse із фр. «поїзд високої швидкості»). У Франції для високошвидкісного руху побудовані спеціальні магістралі. Оскільки ВСМ і мережа звичайних залізниць мають одну і ту ж колію 1435 мм, високошвидкісні поїзди можуть виходити на звичайні лінії, що збільшує зону обслуговування. Рухомий склад звичайних залізниць ніколи не заходить на високошвидкісні лінії. У великих містах високошвидкісні поїзди обслуговуються на існуючих вокзалах, які перед початком експлуатації піддалися реконструкції. Мінімальний радіус кривих TGV у плані 4000 м, піднесення рейки 180 мм, поздовжній ухил до 35‰. Висота земляного насипу від його основи складає 14 м. В якості баласту використовують щебінь із розміром фракцій 20-50 мм за середньої товщині шару баласту 32 см. Контактна мережа виконана із ресорним тросом або із двома струнами у опорному вузлі. Натяг контактного проводу та ресорного тросу становить 1400 даН. Довжина анкерної ділянки 1400 м максимальна довжина прогону 63 м. Для тягового електропостачання застосовуються системи кВ, 25 кВ 50 Гц та 1,5 кВ постійного струму.

Спочатку ідея високошвидкісного руху базувалася на застосуванні газотурбінного двигуна, яка дозволяла реалізувати високошвидкісне сполучення без витрат на електрифікацію. Цьому сприяла відносно низька ціна рідкого пального та технологія створення легких авіаційних газотурбінних двигунів, якою володіла Франція. У 1972 р. поїздом TGV 001 під час випробувань встановлений рекорд швидкості 318 км/год. Проте світова нафтова криза 1973-1975 рр. повернула конструкторів до розвитку високошвидкісного неавтономного рухомого складу.

У кінці 70-х у Франції розпочались випробування електропоїздів TGV компанії «Alsthom». Восени 1980 перший поїзд TGV Paris - Sud-est (TGV РSE) почав рухатись на маршруті Париж - Леон. У 1981 р. було рекорд 380 км/год. Серія TGV РSE формувалась із двох моторних та восьми проміжних вагонів два із яких мають по одному візку із двигуном; розрахований на напругу 25 кВ частотою 50 Гц та постійний струм при напрузі 1,5 кВ. Для нової лінії від Парижу до Атлантичного узбережжя розроблений поїзд TGV Atlantique (1988 р.). У травні 1990 р. модифікований TGV Atlantique № 325 встановив новий світовий рекорд швидкості - 515,3 км/год. Поїзд складався із двох кінцевих моторних вагонів і десяти проміжних; розрахований на дві системи живлення. Приводився до руху трифазними синхронними двигунами потужністю 1100 кВт. Загальна потужність для напруги 25 кВ та частоти 50 Гц - 8800 кВт.

Загалом створено понад 10 модифікацій високошвидкісних поїздів [11] для використання на маршрутах всередині країни і на міжнародних лініях: TGV La Poste - для термінової доставки пошти та дрібних вантажів; TGV Reseau - для обслуговування всієї мережі ВСМ на південь і північ від Парижа; TGV Eurostar - для напрямку Париж - Брюссель і Лондон; TGV Thalys для напрямку Париж - Брюссель - Кельн і Амстердам; TGV Duplex - двоповерхові високошвидкісні поїзди, якими з 1996 року замінювали морально застарілі TGV PSE; TGV KTX - високошвидкісний поїзди, створений для Південної Кореї.

У 2007 році Франція поставила новій рекорд. Експериментальний електропоїзд зібраний із двох моторних вагонів TGV La Poste (7800 кВт) та трьох проміжних вагонів TGV Duplex (середній 4000 кВт). Напруга була піднята до 31 кВ, а на рекордній ділянці до 32 кВ. На початку року на лінії проводилися дослідні поїздки, під час яких 13 лютого встановлено неофіційний рекорд в 554,3 км/год, а 3-го квітня при великій кількості журналістів і кореспондентів поїзд розігнали до швидкості 574,8 км/год,

Рекорд середньої швидкості руху 305,5 км/год встановлено 26 травня 2001 р. поїздом TGV Reseau під час проходження ділянки довжиною 1067,2 км за 3 год 29 хв 36 с. Миттєве значення швидкості змінювалось від 200 до 367 км/год.

За перспективи зростання швидкості руху залізничного транспорту набули актуальності проблеми зв'язані із взаємодією рухомого складу та колії (зчеплення, динамічний знос). Нова перспективна ідея розвитку швидкісного та високошвидкісного магістрального наземного транспорту реалізувалась через відмову від традиційної системи «колесо-рейка» на користь поїздів із магнітним підвішуванням або магнітною левітацією (маглев).

Осатаній зафіксований офіційно рекорд швидкості поїздів цієї системи у 2003 році становив 581 км/год. До переваг маглев відносять відносно низький шум. У інтервалі швидкостей 200…400 км/год рівень шуму коливається від 75 до 90 дБ. За швидкості 350 км/год інші поїзди строюють шум рівнем у 95 дБ. Пояснення таких результатів у аеродинамічних якостях поїзду відсутності струмоприймачів та шум гойдання. У ряді робіт [11,12] стверджується, що рівень безпеки при експлуатації транспорту із магнітним підвішуванням у 250 разів більше, що обумовлено охопленням вагонів колійної структури.

Система маглев громадського користування була реалізована у Німеччині, Великій Британії, Японії, Китаї. Розроблений проект на території СРСР. Найбільших успіхів у розвитку нового виду транспорту досягла Японія, у 2027 р. планується введення до експлуатації лінії між центральною частиною Токіо і портом Нагоя із магістральною із продекламованою швидкістю 500 км/год.

Складність, яку доводиться долати у зв'язку із провадженням магнітних магістралей комерційного призначення, великі капітальні затрати на спорудження колійної інфраструктури, прокладання шляху через населенні пункти, відмова рухомого складу чи інфраструктури блокує рух на ділянці, у порівнянні великі поточні витрати на електроенергію, взаємодія із мережею існуючих залізниць. Із цих обставин традиційна залізничний транспорт на електричній тязі досі створює конкуренцію іншим його видам, підтверджуючи свою високу надійність, економічність, комфортність для пасажирів, гарантуючи при цьому збереження вантажів, найвищу безпеку та екологічність.

2. Перетворення електричної енергії на тягових підстанціях постійного струму в умовах швидкісного руху

2.1 Особливості тягового енергетичного комплексу швидкісних магістралей

Впровадження швидкісного та високошвидкісного залізничного сполучення потребує дотримання низки вимог до організації руху, підготовки персоналу, експлуатації рухомого складу та об'єктів інфраструктури залізничного транспорту. Слідування встановленим правилам дозволяє забезпечити економічну ефективність, екологічність, надійність, безперервність, якість обслуговування та безпеку перевізного процесу. На етапі проектування залізниці та трасування лінії, зростання швидкості зумовлює вдосконалення конструкції електропоїздів, збільшення радіусу кривих та максимальних підйомів, посилення будову нижньої та верхньої колії, що зв'язано із специфічним динамічним навантаженням, вібрацією та шумом, передбачається автономність швидкісних ліній від звичайних, будівництво нових станцій та збільшення габариту наближення споруд. У європейських країнах продовжується введення нової системи сигналізації із динамічно змінними блок-ділянками [13]. Детально висвітлені питання роботи залізниці за умов високошвидкісного руху у літературі [5, 10, 14].

Залізничний транспорт, зберігши традиційні принципи забезпечення перевізного процесу, став якісно новим у напрямку наукоємності, утримання, надійності та безпеки руху. Властива усім сферам суспільного виробництва тенденція до енергозбереження у контексті високошвидкісного залізничного транспорту втілюється через зменшення маси поїздів, покращення їх аеродинамічних показників та збільшенні ефективності перетворення та передачі електричної енергії до рухомого складу. З цих причин є необхідним проведення досліджень направлених на вдосконалення існуючих енергетичних комплексів системи тягового електропостачання залізничного транспорту.

Ґрунтуючись на досвіді експлуатації високошвидкісних та швидкісних магістралей визначимо особливості роботи електротягового комплексу, основні вимоги та інновації, що використовуються під час впровадження високошвидкісного залізничного руху.

Об'єм споживаної рухомим складом електроенергії залежить від багатьох факторів, основними з яких є маса поїзду, швидкість та пропорційний до неї опір руху, періодичність пуску електровозу, можливість рекуперативного гальмування, план та профіль колії, характеристики мережі тягового електропостачання. Останнє стосується до типу живлення, довжини фідерної зони, опору тягової мережі, типів захисту. Потужність рухомого складу, який застосовується на високошвидкісних та швидкісних магістралях, близько 10-12 МВт і більше (Синкансен 500 - 18,2 МВт). На залізницях, поїзди якими рухаються із швидкістю до 160 км/год, витрати потужності на одиницю довжини становлять 300-500 кВт/км. Установлено, що за умови високої інтенсивності руху із невеликими інтервалами між поїздами (5-15 хв), питомі витрати потужності досягають значень 1-1,3 МВт/км, а на двоколійних лініях із підвищеною пропускною здатністю цей показник зростає до 1,7-2,5 МВт/км. Нормативами Міжнародного союзу залізниць з метою розрахунку пристроїв тягового електропостачання на ділянках залізниць із максимальною швидкістю руху 300-330 км/год рекомендовано за базисне значення витрат потужності на тягу поїздів брати 3 МВт/км [15, 16]. Необхідно відмітити, що високошвидкісним магістралям властивий виражений імпульсний характер струмового навантаження (рис. 2.1).

За цих умов збільшуються пікові навантаження на тягових підстанціях, зростають втрати напруги у пристроях тягового електропостачання, погіршується струмознімання та збільшується нагрівання контактних проводів.

- міжпоїзний інтервал

Рисунок 2.1 - Струмові навантаження тягового електропостачання у за проходження пакету поїздів із швидкістю 250 км/год та струмом 430 А за різних міжпоїзних інтервалів

Швидкість руху поїзда безпосередньо залежить від рівня напруги на струмоприймачах електрорухомого складу. Правилами технічної експлуатації залізниць [17] встановлюють допустимі відхилення напруги від номінальних значень до 2,7 кВ за системи постійного струму 3 кВ та 21 кВ у системі змінного струму 25 кВ. Європейський стандарт EN 50163 (Railway applications - Supply voltages of traction systems), в якому визначенні вимоги до систем електропостачання залізничного та міського рейкового транспорту, дозоляє більший діапазон відхилень напругу. Названий нормативний документ регламентує у системи тягового електропостачання постійного струму мінімально допустиме значення напруги на струмоприймачі, що дорівнює 2000 В, а для системи змінного струму 19 кВ. Таким чином можна говорити про відповідність вимогам до рівня наруги у контактній мережі на Україні Європейським нормативам. У результаті зменшення напруги із 3000 В до 2700 В втрати потужності електровозів становлять 15%, а середньотехнічна швидкість руху на перегоні зменшуються на 7-8%, що є недопустимим за умов високошвидкісного та швидкісного руху, оскільки веде до погіршення пропускної здатності лінії та порушення графіка руху поїздів.

Необхідний рівень напруги на струмоприймачеві може бути забезпечений посиленням системи тягового електропостачання. Останнє допускається здійснювати шляхом збільшення площі поперечного перерізу контактної підвіски, монтажу посилюючих проводів, стабілізацією та автоматичним регулюванням напруги на шинах тягових підстанцій, застосуванням вузлової, паралельної або розподіленої із поздовжніми живлячими лініями схеми живлення контактної мережі, збільшення потужності тягової підстанції, перехід на збільшення номінальної напруги контактної мережі, посилення схеми зовнішнього електропостачання. Із метою посилення ефекту від технічних заходів, направлених на зниження втрат електричної енергії у тяговій мережі, рекомендується оптимізація графіка руху поїздів [16].

Із досвіду експлуатації встановлено, що розрахунок параметрів пристроїв електропостачання повинен враховувати такі фактори як напруга на струмоприймачі у різних експлуатаційних обставинах, перевантажна здатність за струмом контактної підвіски, напруженість електромагнітного поля вздовж колії, напруга між рейкою та землею, потужність системи зовнішнього електропостачання. Розрахунок системи можливий на базі фізико-математичного моделювання процесу руху поїздів. Необхідну потужність визначають із об'єму перевезень, графіка руху і взаємодії електрорухомого складу із інфраструктурою. Правильний вибір параметрів пристроїв тягового електропостачання являється основою для надійної експлуатації залізничного транспорту. Результатом моделювання тягового навантаження за заданим графіком руху являється крива залежності струму або уявної потужності на шинах тягової підстанції від часу. Аналіз графіків дозволяє отримати данні про максимальні піки середнього значення, а також ефективні значення у довільно обраному проміжку часу [17].

За проходження поїздом фідерної зони значення напруги на його струмоприймачеві постійно змінюється. Відповідно критерієм за яким оцінюється режим напруги у контактній мережі це реалізована швидкість та тягове зусилля за даного рівня напруги. Показником, який найбільш точно характеризує якість живлення високошвидкісного рухомого складу, є середнє корисне значення напруги за час проходження електрорухомим складом або пакету поїздів міжпідстанційної зони (2.1):

(2.1)

де - середнє корисне значення напруги, В;

- напруга на струмоприймачі поїзда, В;

- струм поїзда, А;

- час ходу -го поїзду по міжпідстанційній зоні, с;

- кількість поїздів у пакеті за розрахунковий період.

Фізична сутність виразу (2.1) являє собою відношення середньої потужності, розрахованої для поїзду або пакету поїздів, до відповідного середнього струму. Під час моделювання руху визначаються головні параметри системи тягового електропостачання: потужність підстанцій, схема живлення та секціонування, тип контактної підвіски.

Розрахунок термічних параметрів елементів системи електропостачання повинен проводитись на основі очікуваного навантаження. Для цього можуть бути може бути використана методика описана у [16, 17]. Навантажувальна здатність за струмом контактної підвіски повинна бути забезпечена узгодженим вибором перерізу проводів та часом дії струмового захисту, отриманим у результаті аналізу перехідних теплових процесів. Трансформатори для високошвидкісних ліній обирають із високою перевантажною здатністю. Так на лінії Мадрид - Севілья трансформатори здатні витримувати перевантаження у 2 рази більше за номінальне у продовж 6 хвилин. Електромагнітні поля у зоні електрифікованих залізниць прямо пропорційні величенні тягового струму, значення якого залежить від типу системи електропостачання, У тяговій мережі високошвидкісних магістралей системи змінного струму 25 кВ, 50 Гц можливі струми навантаження до 1,7 кА, на лініях постійного струму 3 кВ - перевіюють 7 кА. Проведенні дослідження встановили, що напруженість магнітного поля на висот 1 м від рівня головки рейки не перевищує граничних значень та залишається безпечним для людини, але спроможне негативно впливати на електронні та електромеханічні пристрої, що знаходиться поблизу залізниці [18].

З метою забезпечення безперервності руху поїздів із швидкостями, що перевищують 160 км/год, та збереження пропускної здатності лінії міжнаціональними організаціями залізничного транспорту, визначені рекомендації та вимоги до улаштування інфраструктури, рухомого складу, сигналізації та інших основних компонентів залізниці від яких залежить надійність її роботи у тому числі до системи тягового електропостачання.

Відповідно [19] до системи електротягового комплексу висунуті наступні технічні вимоги: не допускається спорудження живлячих ліній до тягових підстанцій на дволанцюгових опорах, вимушений режим (відключення підстанції) у період швидкісного руху поїздів, підключення тягових підстанцій до системи автоматичного відключення навантаження при перевантаженні енергосистеми. Схема тягового електропостачання повинна передбачати двостороннє живлення контактної мережі з паралельним з'єднанням підвісок головних колій за допомогою постів секціонування і пунктів паралельного з'єднання. Кількість паралельних з'єднань визначається розрахунком з урахуванням умов забезпечення працездатності захистів від струмів коротких замикань.

При електричних розрахунках здійснюється перевірка: нагрівання проводів тягової мережі, напруги на струмоприймачах електрорухомого складу, потужність перетворювачів і понижувальних трансформаторів тягових підстанцій, автотрансформаторів системи 2х25 кВ, комутаційного обладнання, уставок пристроїв захисту фідерів тягової мережі, небезпечних та заважаючи магнітних впливів на лінії зв'язку і суміжні комунікації, необхідні потужності пристроїв компенсації реактивної енергії. Перевірка рівня напруги на струмоприймачах проводиться для нормальної схеми живлення контактних підвісок, а нагрівання проводів тягової мережі - за роздільного їх живлення.

Для живлення тягових підстанцій швидкісних ліній можливо застосовувати лінії із номінальним значенням напруги від 35 кВ. Значення напруги системи зовнішнього електропостачання та спосіб приєднання з декількох допустимих обирають за умовою мінімізації капітальних витрат на спорудження тягової підстанції і витрат на оплату технологічного приєднання до мереж енергопостачальних організацій. Система керування пристроями електропостачання швидкісних і високошвидкісних магістралей повинна бути складовою частиною загальної системи автоматизованого управління магістраллю і забезпечуватися єдиною системою передачі інформації. При вимушених та аварійних режимах система управління повинна визначати місце ушкодження і приймати оптимальні рішення для їх усунення та забезпечення пропуску поїздів.

Окремої уваги при збільшенні швидкості руху поїздів заслуговує механічна взаємодія рухомого складу із контактною мережею. Контактна мережа є важливим підсистемою тягового електропостачання, яка може бути резервованою. Вона призначена для передачі у ковзкому контакті електричної від джерела живлення до струмоприймача електрорухомого складу. Якісне струмознімання забезпечується при сталості натиску на контактний провід та за прямолінійної траєкторії руху струмоприймача. Підйоми проводу та контактні зусилля залежать від швидкості руху поїзда, кількості, їх аеродинамічних характеристик та взаємного розташування пантографів у роботі. Рухомий контакт викликає поперечні (вертикальні) імпульси, які поширюються вздовж контактного проводу і відбиваються від точок із зосередженою масою. В результаті взаємної дії мережі та струмоприймача може виникнути ефект резонансу, що призводить до порушення електричного контакту, обмеженню допустимої швидкості руху, скорочення терміну служби контактного проводу та елементів струмоприймача. Підвищення швидкості руху на лініях нерідко призводить до збільшення випадків виникнення електричної дуги. В якості однієї з причин було визнано виникнення коливань контактного проводу. Крім того, на інтенсивність виникнення дуги впливають сили натискання в контакті та величина струму. Ці фактор викликають електромеханічну ерозію контактного проводу, яка зменшує термін експлуатації підвіски викликає інтенсивне зношування струмоприймачів, а також може призвести до обривів контактного проводу навіть за робочого значення тягового струму.

Методом експериментальним дослідженням були визначенні шляхи зниження інтенсивності появи електричної дуги, серед яких зменшення хвилястості контактного проводу, забезпечення сили натискання в контакті струмоприймача з проводом відповідно до регламентованих, вдосконалення струмоприймачів. Зменшенню хвилястості контактного проводу сприяє покрашення технологій виготовлення, метрологічний контроль під час виготовлення та за положенням контактного проводу упродовж монтажу, удосконалення монтажного обладнання, застосування пристроїв для правління.

Якість контакту залежить від ступеню підняття контактного проводу. Збільшення швидкості разом із необхідністю забезпечення якісного струмознімання змушує обмежувати підняття проводу и як наслідок зменшення його еластичності. Загалом до контактної мережі високошвидкісних залізниць встановленні наступні вимоги [19, 20]: максимально рівномірна еластичність контактної підвіски та мінімальні відхилення висоти розташування нижньої поверхні контактного проводу, висока стійкість до вібрацій компонентів контактної підвіски, дотримання допусків до положення контактного проводу як при монтажі, так і в експлуатації, перевірка нових контактних мереж шляхом вимірювання висоти розташування та зигзагу контактного проводу та визначення сил натискання струмоприймачів з використанням сучасної вимірювальної техніки і технологій, використання засобів технічної діагностики, що дозволяють своєчасно встановлювати будь-які відхилення від заданих параметрів.

Діагностування швидкісних контактних підвісок головних колій повинна здійснюватися швидкісними вимірювальними вагонами. При цьому повинна біти передбачена можливе суміщення в одному вагоні функції діагностики контактної мережі та колії. Пристрої діагностування повинні мати можливість безконтактного, автоматичного вимірювання контрольованих параметрів та повинні бути здатні до зберігання та порівняння отриманих даних із нормативними.

Досягнення науково-технічного прогресу, застосовані на залізничному транспорті, дозволяють оптимізувати витрати людської праці під час будівництва та експлуатації, економити матеріальні ресурси, зменшити час монтажу та габарити обладнання тягових підстанцій, спростити схемні рішення, зменшити кількість елементів, що покращає заказники надійності системи електропостачання.

Широке розповсюдження отримала блочно-модульна технологія спорудження тягових підстанцій, яка полягає в доставці на об'єкти будівництва налагоджених і випробуваних в заводських умовах конструктивно завершених блоків із відповідними до виконуваних функцій обладнанням. Функціональні блоки містять у собі збірки комірок, шаф, панелей, окремих компонентів, мікропроцесорних контролерів, об'єднаних несучими конструкціями, силовими та вторинними колами. Блоки швидко механічно з'єднуються між собою. У проектах нових підстанцій, за рахунок надійності сучасних комплектуючих елементів вдалося відмовитись від запасної шини та двох послідовно включених вимикачів живлячої лінії у системі тягового електропостачання постійного струму. Застосування комплектних розподільчих пристроїв із елегазовою ізоляцією (КРПЕ) має низку переваг перед звичайними комірками одностороннього обслуговування, так до них можна віднести менші розміри, надійність, пожежну безпека, простий монтаж та демонтаж. На рисунку 2.2 зображено двополюсну комірку середньої напруги, виготовленої фірмою Siemens для систем тягового електропостачання, струмопровідні частини, вимірювальні трансформатори та комутаційне обладнання якої знаходиться у герметичних ємкостях заповнених газом під тиском

1 - відділення низької напруги; 2 - електронна панель управління цифровим захистом; 3 - привод блокування та індикатор положення роз'єднувача; 4 - манометр; 5 - привод силового вимикача; 6 - система перевірки напруги.

Рисунок 2.2 - КРПЕ середньої напруги типу 8DA12

Істотно збільшилася інформаційна складова обладнання (у вигляді датчиків, які повідомляють про поточний стан як системи електропостачання в цілому, так і окремих вузлів), що дозволило прогнозувати працездатність системи і планувати попереджувальні ремонти.

У системах електропостачання залізниць змінного струму є проблемними питаннями компенсація реактивної потужності, зниження несиметрії напруги живлення і фільтрація вищих гармонік, що за умов швидкісного руху призводить до збільшення втрат у живлячій лінії та пристроях тягового електропостачання. До основних засобів покрашення якості електричної енергії відносять: встановлення фільтрокомпенсуючих пристроїв, підключення тягової мережі до трифазно-двофазних трансформаторів за схемою Скота, Леблана, Кюблера [23], чергування приєднань тягових підстанцій до зовнішньої системи, підвищення напруги живлячої мережі. Всі існуючі на сьогодні підходи потребують однакових розмірів руху, синхронної зміни струму тягових підстанцій підключених до лінії та рівномірного завантаження фаз трансформаторів, що у реальних умовах експлуатації неможливо.

З метою стабілізації та підвищення зовнішньої характеристики тягової підстанції в умовах швидкісного руху на тягових підстанціях постійного струму можуть бути застосовані регулюванні вольтододатнього пристрої, увімкненні послідовно до основного випрямляча підстанції. Він представляє собою мостовий випрямляч, що підключений до трансформатора потужністю до 2-4 кВА, побудований на керованих елементах, та увімкнений до зворотної лінії тягової підстанції. Міст за відключеного вольтододатнього пристрою шпунтується, вентильним блоком. Складніший спосіб посилення передбачує перетворення постійної напруги 8 кВ у постійну регульовану напругу контактної мережі 3,3 кВ із застосуванням багатофазного перетворювача струму на IGST-тиристорах. Активна стабілізація забезпечує необхідні параметри напруги в контактній мережі, при цьому істотно знижує витрати електроенергії.

Доцільним заходом направленим на зниження втрат у енергетиці є збільшення напруги передачі електричної енергії до споживача. Такий підхід пояснює причини впровадження систем тягового електропостачання змінного струму, які отримала широке розповсюдження у світі [10] через збільшення вантажообігу та швидкості руху. Встановлений у наш час рівень напруги у контактній мережі системи 3 кВ представляє собою компроміс між експлуатаційними витратами на перекриття втрат електричної енергії у тяговій системі електропостачання та вартістю її пристроїв. Загальний економічний ефект, викликаний збільшенням напруги контактної мережі до 25 кВ та складніші умови струмознімання, призводять до обмеження ходової швидкості на швидкісних лініях електрифікованих системою постійного струму [19].

Для досягнення конкурентоздатної позиції напруга передачі у системі постійного струму повинна досягати значень від 18 кВ. У минулому у країнах Радянського Союзу та Європи проводились випробування систем із збільшеною постійною напругою передачі електричної енергії. Проте спроби створити надійні та компактні перетворювачі не були вдалими. Сучасний розвиток напівпровідникової техніки дає можливість до проведення науково-дослідницьких робіт у напрямку вдосконалення системи тяги постійного струму.

Загально відомі переваги системи 3 кВ: рівномірне завантаження фаз зовнішньої мережі, менший електромагнітний вплив на суміжні об'єкти, покрашення енергетичних та швидкісних показників рухомого складу. Крім того відсутність реактивного опору є причиною того, що за рівнозначних умов (рівності значення постійного та змінного (діючого) струму) втрати напруги у мережі постійного струму менші. Саме тому продовжується пошук нових технічних рішень направлених на підвищення енегоефективності та збільшення пропускної здатності ліній, необхідність якого визнається багатьма інженерами-дослідниками.

Розглянемо два можливих варіанти удосконалення системи тягового електропостачання постійного струму. Необхідно відмітити, що вони лише узагальнюють відомі принципи побудови системи тягового електропостачання, тому вказані елементи на схемах можуть при реалізації бути іншими.

У першому випадку постійна напруга 12-24 кВ формується тяговою підстанцією та передається на електрорухомий склад по тяговій мережі (рис.2.3). Таке рішення дозволить знизити витрати на спорудження контактної мережі та поліпшити якість струмознімання у наслідок зниження значення тягових струмів. Відстань між підстанціями буде збільшена до 40-80 км. До місця приєднання до тягової мережі підстанції, необхідність у якій відпала, встановлюється пост секціонування.

ТП 1, ТП 2 - тягові підстанції; ПС - пост секціонування контактної мережі; АІМ - автономні інвертори напруги; Т - тяговий трансформатор; 4qS - чотириквадрантний перетворювач.

Рисунок 2.3 - Структура схема системи тягового електропостачання постійного струму напруги 12(24) кВ у контактній мережі із багатосистемним рухомим складом

На рисунку 2.4 представлена розподілена схема тягового електропостачання із живлячою лінією 12-24 кВ, яка змонтовано із польової сторони опор контактної мережі. За цього варіанту напруга контактної мережі залишається на рівні 3 кВ. Від живлячої лінії через автоматичні перетворювальні пункти, що розташовані на міжпідстанційній зоні, здійснюється живлення контактної мережі.

ТП 1, ТП 2 - тягові підстанції; ПП 1, ПП 2, ПП N - перетворювальні пункти живлення; АІМ - автономні інвертори напруги; Т - понижуючий перетворювальний трансформатор; В - випрямляч. Рисунок 2.4 - Структурна схема розподіленої системи тягового електропостачання постійного струму 3 кВ у контактній мережі із живлячою лінією постійного струму 12(24) кВ.

Така концепція дозволяє зберегти традиційний рухомий склад, забезпечує високі показники економічності, проте для організації високошвидкісного руху необхідно збільшити переріз контактної підвіски для забезпечення перевантажної здатності та надійного струмознімання. Збільшення напруги передачі електричної енергії дозволить зменшити переріз проводів або реалізувати передачу електричної енергії поїздам значно більшої потужності, полегшить роботу дії захисту від струмі короткого замикання, знизити потенціал рейки відносно землі, що зменшить гальванічний вплив системи на суміжні споруди.

Головним питанням, що потребує вирішення у двох варіантах, є розроблення перетворювача для електрорухомого складу або для перетворювального пункту. Крім того у системах електропостачання постійного струму доцільно відводитися від двоступеневої трансформації наруги, що дозволить зменшити капітальні затрати на монтаж та обслуговування та втрати потужності при трансформації. Застосування багатопульсних схем випрямлення (12- та 24-пульсних), обумовлено потребою у забезпеченні якості електричної енергії, зниженні значення спожитої реактивної потужності, дозволяє зменшити значення гармонійних складових випрямленого струму. Мінімізація числа напівпровідникових пристроїв у плесах випрямляча завдяки збільшенню якості вентилів, їхнього ресурсу роботи. У наслідок зменшення масо-габаритних показників перетворювача, спрощення кіл захисту та контролю стану.