Обгрунтовано можливість підвищення експлуатаційної надійності силових електроконтактних з'єднань контакторів головного контролера ЕКГ-8Ж та електропневматичних контакторів ПК-96-101 електровозів зміннного струму шляхом заміни мідно-вольфрамових і срібломістких контактів новими композиційними матеріалами (псевдосплавами). Проаналізовано особливості роботи та види відмов контакторів ЕКГ-8Ж і ПК-96-101 електровозів змінного струму. Досліджено технологічні характеристики обраних електропровідникових матеріалів для напайок на контакти. Розроблено імовірнісну модель і методику оцінювання екстремальної параметричної надійності контактних з'єднань за критерієм контактного опору. Вперше встановлено закономірності зношування контактів контакторів ЕКГ-8Ж і ПК-96. Досліджено зміну контактного опору та температури контактів з різних матеріалів за реальних умов експлуатації електровозів. Розроблено методику та проведено числове порівняльне оцінювання технологійної й експлуатаційної стабільностей, а також показників параметричної надійності контактів за критерієм їх зношування.

Предложено увеличение коэффициента мощности в режиме тяги и рекуперативного торможения для возвращения электроэнергии в контактную сеть и для уменьшения удельных расходов электроэнергии. Рассмотрено применение новых алгоритмов управления выпрямительно-инверторных преобразователей на 1-й зоне, применение диодных плеч.

Рассмотрены аварийные процессы тиристорного преобразователя (выпрямителя) электровоза переменного тока в режиме тяги на первой зоне регулирования выпрямленного напряжения, возникающие в результате пропуска импульсов управления на плечи выпрямителя по причине выхода из строя электронных элементов выходных усилителей системы формирования импульсов СФИ. Предложены технические решения по устранению негативного влияния аварийных процессов тиристорного преобразователя на работоспособность электровоза. Проведено математическое моделирование аварийных процессов работы выпрямителя при штатном (типовом) и предлагаемом алгоритмах управления преобразователем. Показаны диаграммы аварийных процессов выпрямителя при типовом и предлагаемом алгоритмах управления на математической модели и в опытных испытаниях электровоза ВЛ80Р на участке Татаурово-Боярский Восточно-Сибирской железной дороги. Приведены количественные и качественные результаты моделирования и эксперимента.

Проаналізовано підвищення працездатності допоміжних машин електропоїздів змінного струму серії ЕР9М за умов експлуатації. Запропоновано інженерний метод визначення відносного скорочення терміну служби асинхронних двигунів, обраних із певним проектним запасом потужності, за нормальних експлуатаційних умов та у разі зниження показників якості живлячої електроенергії в бортових колах рухомого складу, що має місце за реальної експлуатації на ділянках Укрзалізниці. У результаті проведених автором досліджень встановлено, що тривала робота асинхронних двигунів, обраних із достатнім коефіцієнтом запасу потужності kз = 1,6, за несиметрії живлячої напруги 16 - 20 % призводить до скорочення їх терміну служби на 9,5 - 33,2 % в залежності від типу двигуна. Цим доведено, що вибір допоміжних машин із більшим запасом потужності не є раціональним способом підвищення працездатності допоміжних машин на електропоїздах серії ЕР9М. Надано рекомендації стосовно впровадження симетро-компенсуючих та захисних пристроїв, побудованих на сучасній мікропроцесорній та мікроконтролерній елементній базі. Вперше висвітлено питання аналітичного дослідження впливу якості живлячої енергії на термін служби допоміжних машин електропоїздів змінного струму серії ЕР9М через визначення відносного скорочення терміну служби допоміжних машин (в залежності від температури загального перегріву). Враховано вплив коефіцієнта запасу потужності двигуна на середній перегрів та процес нагрівання електричних машин в цілому. Одержані в ході досліджень результати дозволяють критично оцінити існуючий захист допоміжних машин електропоїздів змінного струму та розробити рекомендації щодо впровадження комплексу організаційно-технічних заходів із підвищення працездатності допоміжних машин електропоїздів змінного струму серії ЕР9М.

Розглянуто питання підвищення терміну служби допоміжних машин електропоїздів змінного струму серії ЕР9М шляхом підвищення якості електричної енергії, якою живляться допоміжні машини, та підвищення точності спрацьовування теплового захисту цих машин за рахунок використання пристроїв захисту на сучасній мікропроцесорній елементній базі. За допомогою розробленої теплової математичної моделі допоміжних машин електропоїзда ЕР9М визначено перегрів обмоток статорів допоміжних машин за умов реальної експлаутації з урахуванням навантаження допоміжних машин, коефіцієнта несиметрії живильної напруги та відхилення її від номінального значення. Визначено гранично допустимі значення коефіцієнту несиметрії живильної напруги, дія яких не призводить до перегріву обмоток статорів допоміжних машин понад допустимі значення температури для певних класів ізоляції. Розроблено принципові схеми пристрою контролю та підвищення якості електричної енергії та пристрою теплового захисту допоміжних машин електропоїздів змінного струму серії ЕР9М і подібних. На основі результатів математичного моделювання одержано ряд параметрів необхідних для налаштування цих пристроїв. Розроблено рекомендації щодо вибору раціональних запасів за потужністю приводних двигунів для типових допоміжних машин електропоїздів серії ЕР9М, які компенсують шкідливу дію низької якості електричної енергії, що живить ці машини, а також визначено межі значень коефіцієнту несиметрії напруги, дія якої компенсується наявністю проектного запасу за потужністю приводних двигунів, які зараз встановлені на електропоїздах.

Впровадження в Україні швидкісного руху поїздів з підвищеним їх рухом до 200 км/год вимагає застосування більш потужних, ніж при звичайному русі, видів електрорухомого складу змінного струму, зокрема електровозів. А більш потужні електровози, як відомо, являються і більш потужними генераторами реактивної потужності, транзит якої в системі електричної тяги являється однією із проблем, яку до цього часу не вдалось розв'язати. Тому проектування нових швидкісних ділянок чи перехід існуючих із системи постійного струму на змінний повинні здійснюватись з урахуванням генерування і транзиту в системі електротяги реактивної потужності. Навіть до цього часу в електротехніці існує проблема оцінки реактивної потужності та енергетичних показників нелінійних, тим більше нестаціонарних, споживачів електроенергії. Тому перевагу віддають тій теорії, яка, по-перше, відображає максимум інформації про енергетичний процес і, по-друге, дозволяє оперувати з миттєвими характеристиками системи. В роботі встановлено, що існує певний зв'язок між ВАХ і спектральним складом кіл з несинусоїдними напругою та струмом в колі двополюсника. За результатами досліджень виконано чисельний аналіз зазначеного зв'язку для швидкісного електровоза ДС 3М.

Статистичний аналіз показує, що близько 20 % допоміжних машин електропоїздів змінного струму (компресор, масляний насос охолодження тягового трансформатора, двигуни вентиляційних агрегатів) виходять з ладу щорічно. Очевидно, що питання підвищення надійності допоміжних машин на електропоїздах змінного струму серії ЕР9М наразі є актуальним. Основною причиною виходу з ладу цих машин є пошкодження ізоляції обмотки статора електричного двигуна. На електропоїздах серії ЕР9М застосовують загальнопромислові асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором типу АОМ та подібні до них, більш сучасні типу АИР. Факт виходу з ладу двигуна говорить про те, що ізоляція обмотки статора перегрівається вище допустимих температур. Причиною цьому стає той факт, що двигун в режимі реальної експлуатації працює із короткочасними перевантаженнями. Ці перевантаження обумовлено тим, що двигуни працюють в суттєво більш важких умовах, ніж в промисловості, до чого можна віднести значні відхилення живлячої напруги, які властиві рухомому складу електрифікованому на змінному струмі, роботу агрегатів при низьких температурах атмосферного повітря та інше. Поставлено задачу визначити гранично допустиму тривалість короткочасних перевантажень, при яких ізоляція двигуна не буде перегріта вище допустимих температур. Запропоновано інженерний метод визначення названої характеристики. Експериментально знято часострумову характеристику електротеплового реле. Виконано порівняння одержаної аналітичної залежності із експериментально одержаними характеристиками реального теплового захисту на базі теплового реле ТРТ-115. Розроблено рекомендації по підвищенню надійності теплового захисту асинхронних короткозамкнених двигунів, які працюють в режимах короткочасних перевантажень.