Представлено результати експериментального дослідження режиму напруги в тяговій мережі змінного струму у разі рекуперативного гальмування електровоза з асинхронним приводом; виконано статистичну обробку одержаних результатів та показано шляхи поліпшення показників якості електроенергії.

Розглянуто зниження втрат електроенергії від перетікань реактивної потужності та несиметрії струмів в обмотках тягового трансформатора за рахунок компенсації реактивної потужності. Проаналізовано існуючі способи підвищення ефективності систем тягового електропостачання змінного струму. Розглянуто методи розрахунку та моделювання енергетичних процесів у системах тягового електропостачання та запропоновано їх удосконалення. Проаналізовано режими роботи тягових підстанцій. Розроблено методику визначення раціональних струмів компенсації реактивної потужності та показано її застосування у системі керування регульованою компенсацією.

Розглянуто фактори, які визначають втрати електроенергії в контактній мережі. Одержано аналітичний вираз, який визначає коефіцієнт налаштування лічильника втрат у загальному виді для подальшого застосування у непрямому методу обліку втрат електричної енергії в контактній мережі.

Приведено методологію визначення траєкторії контактного проводу для фізичної моделі для різних типів контактних підвісок. На підставі аналітичних виразів в загальному вигляді визначено необхідні довжини контактного проводу для монтажу на кільцевому стенді.

Досліджено баланс електричної енергії випрямляча тягової підстанції для вивчення фізики енергообмінного процесу та підвищення його ефективності. Вплив несиметрії зовнішньої мережі враховано співвідношенням вищих гармонік випрямленої напруги. Дослідження показали, як несиметрія первинної мережі впливає на перерозподіл потужностей у фазах і як змінюються коефіцієнти потужності одночасно в колах постійного та змінного струму.

Режим роботи систем тягового електропостачання обумовлюється характером зміни навантажень від електрорухомого складу. В процесі руху поїздів змінюється їх взаємне розташування, струм і швидкість кожного окремого поїзду, оскільки поїзд в кожен момент часу знаходиться на різному елементі поздовжнього профілю, який створює свій вплив на основний опір руху. Все це викликає зміну навантажень тягових підстанцій і впливає на величину втрат електроенергії в контактній мережі. Мета роботи - дослідження впливу параметрів графіку руху поїздів, який визначає навантаження системи тягового електропостачання, на втрати електроенергії в контактній мережі. Розглянуто питання можливості зниження витрат електроенергії на тягу поїздів та зниження втрат електроенергії в контактній мережі електрифікованих залізниць шляхом управління графіком руху поїздів. Вказано що існуючі розміри руху мають резерв для постановки та вирішення задачі оптимізації параметрів графіку руху. Виконано розрахунки на прикладі реальної ділянки, які показують можливу величину економії електричної енергії. Досліджено вплив вирівнювання інтенсивності руху поїздів, впорядкування послідовності відправлення поїздів, регулювання інтервалу попутного слідування та часового зсуву пакету поїздів на втрати електричної енергії в контактній мережі.

Розглянуто питання виникнення похибок електронних лічильників унаслідок спотворення синусоїдності напруги і струму на тягових підстанціях електричноготранспорту. Приведено результати досліджень одного типу лічильника за лабораторних умов для широкого діапазону зміни коефіцієнта спотворення синусоїдності струму. Одержано критичне значення коефіцієнта спотворення, за якого лічильник виходить за межі, які регламентовані класом точності.

Представлено результати аналізу основних заходів удосконалення керування режимами роботи систем тягового електропостачання постійного та змінного струму. Як методику виконання розрахунків використано просторово-часове уявлення основних електричних величин для систем електричної тяги. Для системи постійного струму запропоновано систему стабілізації напруги на струмоприймачах електровозів. У системі змінного струму розглядаються заходи унеможливлення протікання вирівнювальних струмів, спричинених відхиленням параметрів режиму системи зовнішнього електропостачання.

Розглянуто явище виникнення вирівнювальних струмів в тяговій мережі змінного струму за відхилень кута зсуву фаз однойменних напруг суміжних тягових підстанцій, що паралельно живлять міжпідстанційну зону. На підставі результатів експериментальних досліджень тягової підстанції Одеської залізниці досліджено вплив пристроїв поздовжньої та поперечної компенсації реактивної потужності на характеристики вирівнювальних струмів. Запропоновано методику визначення параметрів поздовжньої компенсації реактивної потужності у відсмоктувальному фідері для переведення проблеми транзитних перетікань у реактивну площину з подальшим застосуванням пристроїв поперечної компенсації.

Розглянуто питання виникнення похибок електронних лічильників унаслідок спотворення синусоїдності напруги і струму на тягових підстанціях електрифікованих залізниць. Проаналізовано область застосування, необхідність створення та основні етапи розвитку лічильників електроенергії. Запропоновано експериментальним шляхом визначити похибку електронного лічильника при невідповідності однієї з нормальних умов роботи, а саме наявність гармонійних спотворень у кривих струму та напруги. Виконані експериментальні дослідження за умов учбової та сертифікованої лабораторії, які показали збіжні результати для широкого діапазону зміни коефіцієнта спотворення синусоїдності струму. Встановлено, що дослідні типи лічильників у своїй роботи налаштовані на класичне уявлення визначення реактивної потужності. Практичну цінність складає одержане в результаті досліджень критичне значення коефіцієнта спотворення, при якому лічильник виходить за межі, регламентовані класом точності.

Електричні розрахунки систем тягового електропостачання прийнято виконувати з припущенням того, що реалізована електрорухомим складом потужність визначається лише значенням струму при номінальній напрузі. Поява сучасного електрорухомого складу, система управління якого здатна підтримувати постійну споживану потужність, та його експлуатація одночасно з існуючим призводить до невідповідності режиму напруги в тяговій мережі через прийняті припущення в розрахунках параметрів системи тягового електропостачання при проектуванні. Проведені дослідження показали, що заміна тягового навантаження джерелом ідеального струму вносить суттєву похибку в розрахунки струмів фідерів, напруги на струмоприймачеві та втрати потужності в тяговій мережі. За допомогою визначення балансу та розподілу потужностей для різних схем живлення контактної мережі в аналітичному виді одержані функції опору, які фізично визначають закономірність зміни опору тягової мережі відносно рухомого тягового навантаження. Одержані співвідношення функцій опору дозволяють сформулювати методику розрахунку миттєвих схем системи тягового електропостачання при споживанні електрорухомим складом заданої потужності при фактичному значенні напруги на струмоприймачеві. Можливість застосування прямого розрахунку електричних величин за допомогою наведеної методики та аналітичні вирази отриманих для різних схем живлення контактної мережі функцій опору дозволяють значно спростити подальші оптимізаційні розрахунки режимів роботи систем тягового електропостачання.

Зазначено, що розвиток і впровадження швидкісного руху потребує зміни ідеології розрахунків та вибору обладнання системи електропостачання. Для мінімізації витрат на модернізацію існуючих електрифікованих ліній запропоновано методологію модернізації системи тягового електропостачання, яка передбачає перехід до нових схемних рішень. Показано, що розподілена система живлення з використанням пунктів підсилення надає змогу оптимізувати режим напруги в тяговій мережі, реалізувати режими швидкісного руху за зниження втрат енергії.

Наведено результати експериментального дослідження ефективності роботи інверторних підстанцій системи тягового електропостачання постійного струму в режимі рекуперації енергії. Встановлено, що інвертування надлишкової енергії рекуперації поїздів не забезпечує її оптимального розподілення та належного режиму напруги в тяговій мережі, що потребує розробки відповідних організаційних і технічних заходів з боку організації руху поїздів та тягового електропостачання. Показники якості енергії рекуперації на приєднаннях 35 кВ тягових підстанцій знаходяться в межах гранично-допустимих значень, встановлених стандартом.

Впровадження швидкісного, високошвидкісного пасажирського руху та великовагового вантажного руху поїздів зумовлено необхідністю забезпечення конкурентоспроможності залізничного транспорту з іншими видами. Детального і комплексного порівняльного аналізу якості функціонування існуючих систем електрифікації донині не виконано. Відомий досвід переведення електрифікованих ділянок постійного струму при впровадженні швидкісного руху на змінний з урахуванням очікуваного співвідношення витрат і корисного ефекту не має достатніх підстав. Поставлено завдання аналізу енергетичних показників споживання електричної енергії в існуючих нині системах електрифікації залізниць та пропонованій системі постійного струму 24 кВ, що дозволить точніше і більш зважено підходити до вибору системи. Дослідження проводились на підставі методики розрахунку миттєвих схем з використанням аналітичних функцій опору, з врахуванням режиму стабілізації електрорухомим складом споживаної потужності, та до уваги приймалось, що швидкісні поїзди внаслідок великого опору руху споживають максимальний струм незалежно від профілю практично весь час руху ділянкою. Одержані результати розрахунків вказують на те, що система тягового електропостачання постійного струму 24 кВ має найкращі показники по режиму напруги в тяговій мережі та забезпечує найменші втрати потужності в тяговій мережі за інших рівних умов.

Тенденція до збільшення кількості потужного електрообладнання та актуальна проблема раціонального використання енергетичних ресурсів привертають увагу до питань якості електричної енергії. У минулому, електрифікації залізничних ліній була використана для організації електропостачання споживачів розташованих поблизу залізниці через змонтовану на опорах контактної мережі лінію ДПР. Спотворення синусоїдності та несиметрію напруги, що виникає у лінії ДПР, пов'язане із використанням рейкової колії замість третього фазного проводу та сильним електромагнітним впливу тягової мережі. Суттєвим недоліком експлуатації лінії поздовжнього електропостачання залізниць змінного струму, що вливає на ефективність передачі електричної енергії, є відсутність можливості організації двостороннього живлення ліній ДПР між суміжними тяговими підстанціями. Приведені відомі способи підвищення якості електричної енергії при електропостачанні нетягових споживачів залізниць змінного струму. Запропоновано схему фозоповоротного пристрою для ліній ДПР та поясняють принцип його роботи.

Вивчено проблему зниження втрат електроенергії в системах тягового електропостачання постійного струму та зменшення впливу транзитних перетікань потужності та перетікань реактивної електроенергії під час взаємодії систем тягового та зовнішнього електропостачання. Проаналізовано стан проблеми енергоефективного електропостачання залізничного транспорту, вивчено сучасні механізми ефективного використання електроенергії. Розвинуто методи розрахунку систем тягового електропостачання з урахуванням інтелектуально-керованих елементів у системах електричної тяги постійного струму. Проаналізовано режими споживання електроенергії в системах тягового електропостачання постійного та змінного струму. Розроблено наукові основи визначення керуючої послідовності впливів на пристрої підсилення тягових мереж постійного струму й удосконалено методи узгодженої взаємодії систем тягового та зовнішнього електропостачання.

В даний час для забезпечення сталого розвитку та надійного функціонування галузі електроенергетики, перш за все, необхідні нові енергоефективні рішення. Одним з таких рішень є автоматизація системи контролю та обліку електричної енергії, яке дозволяє істотно підвищити ефективність використання енергоресурсів. З метою вирішення проблеми енергетичної ефективності розглянуто принцип роботи сучасних автоматизованих систем комерційного обліку електроенергії (АСКОЕ) на базі багатофункціональних високоточних мікропроцесорних електролічильників. Проаналізовано, які саме цілі та техніко-економічні задачі пред'являються до АСКОЕ. Наведено стислу характеристику впровадження даних систем у країнах з різним рівнем розвитку економіки. Розглянуто, з яких елементів складається система. Показана ефективність використання АСКОЕ під час впровадження енергозберігаючих заходів та керування режимами електроспоживання. Обгрунтована економічна доцільність впровадження пропонованої системи.

Пропонується підхід сумісного моделювання несиметричних режимів роботи систем тягового та зовнішнього електропостачання на основі пофазного представлення трифазних електричних мереж. Підхід дозволяє врахувати різну конфігурацію підключення тягових підстанцій до живлячої мережі, нелінійні параметри магнітної системи трансформатора через апроксимацію залежності магнітної проникності від напруженості магнітного поля, нелінійні параметри електротягового навантаження через використання активної та обмінної характеристик електровозу однофазного змінного струму. За допомогою аналітичного визначення параметрів досліджуваної системи математична модель формується у вигляді системи диференційних рівнянь, зведених до нормальної форми. Використання модульного принципу у вигляді визначення уніфікованого блоку дозволяє побудувати математичну модель системи будь-якої складності, оскільки виділені таким чином подібні елементи описуються типовими рівняннями. Сумісне моделювання систем тягового та зовнішнього електропостачання дає змогу виконувати розрахунки та аналіз показників якості електричної енергії, проводити дослідження, направлені на перевірку роботи системи у разі впровадження нового обладнання чи нових технічних рішень в усталених та перехідних режимах.