vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727X_2026_1_135vrgup-190Research ArticleПОДВИЖНОЙ СОСТАВ, БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯROLLING STOCK, TRAFFIC SAFETYПовышение энергетической эффективности электровозов переменного тока за счет адаптивного управления фазовым соотношением электродвижущих сил в тяговом электродвигателеIncreasing the energy efficiency of AC electric locomotives through adaptive control of the phase relationship of electric motor forces in the traction motorТомиловВ. С.TomilovV. S.

Томилов Вячеслав Станиславович, кафедра «Эксплуатация железных дорог», кандидат технических наук, доцент

Tomilov Vyacheslav Stanislavovich, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

vyach.tomiloff@yandex.ruВолчекТ. В.VolchekT. V.

Волчек Татьяна Витальевна, кафедра «Эксплуатация железных дорог», кандидат технических наук, доцент

Volchek Tatyana Vitalievna, Chair “Railway Operation”, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

tanya.vol4eck@yandex.ruКрасноярский институт железнодорожного транспорта – филиал Иркутского государственного университета путей сообщения (КрИЖТ ИрГУПС)Krasnoyarsk Institute of Railway Transport, Branch of the Irkutsk State Transport University, Chair “Railway Operation”Красноярский институт железнодорожного транспорта – филиал Иркутского государственного университета путей сообщения (КрИЖТ ИрГУПС)Krasnoyarsk Institute of Railway Transport, Branch of the Irkutsk State Transport University (KrIRT IrSTU)20263003202601135142Copyright © Томилов В.С., Волчек Т.В., 20262026Томилов В.С., Волчек Т.В.Tomilov V.S., Volchek T.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.rgups.ru/jour/article/view/190

Статья посвящена повышению энергетической эффективности и надежности коллекторных тяговых электродвигателей электровозов переменного тока путем применения адаптивного управления резистором постоянной шунтировки обмотки возбуждения. Показано, что пульсации выпрямленного напряжения в цепи возбуждения приводят к возникновению трансформаторной ЭДС, которая при фиксированном значении сопротивления шунта обеспечивает благоприятное фазовое соотношение ЭДС лишь в узкой области режимов вблизи номинального тока якоря. При отклонении от номинального режима условия коммутации нарушаются, возникает интенсивное искрение и увеличиваются потери в щеточных контактах.Предложено решение, основанное на использовании управляемого электронного ключа в цепи резистора шунтировки, позволяющее адаптировать эквивалентное сопротивление шунтирующей ветви в зависимости от тока якоря. Расчетные оценки показывают, что при внедрении адаптивного управления потери в щеточном узле снижаются на 25–35 %, а общие потери в тяговом электродвигателе – на 4 %.

This article explores improving the energy efficiency and reliability of commutator traction motors of AC electric locomotives by using adaptive control of the excitation winding's fixed shunt resistor. It is shown that rectified voltage pulsations in the excitation circuit generate a transformer EMF, which, with a fixed shunt resistance, provides a favorable EMF phase relationship only in a narrow range of operating conditions near the rated armature current. When deviating from the rated conditions, commutation conditions are disrupted, intense sparking occurs, and brush contact losses increase.A solution is proposed based on the use of a controlled electronic switch in the shunt resistor circuit, allowing the equivalent resistance of the shunt branch to be adapted depending on the armature current. Estimates show that implementing adaptive control reduces brush losses by 15–20%, and overall traction motor losses by 4%.

энергетическая эффективностьтяговый электрический двигателькоммутационная устойчивостьуправляемый электронный ключискрениекруговой огоньenergy efficiencytraction motorswitching stabilitycontrolled electronic switchsparkingcircular fireReferencesЧернышова, Л. И. Факторный анализ расхода электроэнергии на тягу поездов / Л. И. Чернышева // Вестник Алтайской академии экономики и права. – 2021. – № 11–2. – С. 326–330. – DOI 10.17513/vaael.1954. – URL: https://vaael.ru/ru/article/view?id=1954 (дата обращения: 15.01.2026).Chernyshova, L. I. Factor analysis of electric power consumption for train traction / L. I. Chernyshova // Journal of Altai Academy of Economics and Law. – 2021. – No. 11–2. – P. 326–330. – DOI 10.17513/vaael.1954. – URL: https://vaael.ru/ru/article/view?id=1954 (date of access: 15.01.2026).Шрамко, С. Г. Повышение эффективности эксплуатации электровозов переменного тока в режиме рекуперативного торможения / С. Г. Шрамко // Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2016. – Вып. 4 (111). – С. 192–199. – DOI 10.21285/1814-3520-2016-4-192-199.Shramko, S. G. Improving the efficiency of operation of AC electric locomotives in the regenerative braking mode / S. G. Shramko // Proceedings of Irkutsk State Technical University. – 2016. – Iss. 4 (111). – P. 192–199.Волчек, Т. В. Совершенствование методов контроля состояния коллекторного тягового электродвигателя при его эксплуатации / Т. В. Волчек, В. С. Томилов // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2024. – № 4 (96). – С. 202–208. – DOI 10.46973/0201-727X_2024_4_202.Volchek, T. V. Improving the methods for monitoring the condition of a collector traction electric motor during its operation / T. V. Volchek, V. S. Tomilov // Vestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya. – 2024. – No. 4 (96). – P. 202–208. – DOI 10.46973/0201-727X_2024_4_202.Мустафин, А. Ш. Повышение энергетической эффективности грузовых электровозов семейства «Ермак» путем модернизации при заводском ремонте / А. Ш. Мустафин // Бюллетень результатов научных исследований. – 2022. – Вып. 2. – С. 75–91. – DOI 10.20295/2223-9987-2022-2-75-91.Mustafin, A. Sh. Improving the energy efficiency of freight electric locomotives of the “Ermak” family by modernizing them during factory repairs / A. Sh. Mustafin // Bulletin of Scientific Research Results. – 2022. – Iss. 2. – P. 75–91. – DOI 10.20295/2223-9987-2022-2-75-91.Томилов, В. С. Влияние блока балластных резисторов на КПД электрической цепи электровоза переменного тока / В. С. Томилов // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. – 2022. – № 3 (55). – С. 138–144. – DOI 10.20291/2079-0392-2022-3-138-144.Tomilov, V. S. Influence of the ballast resistor block on the efficiency of the electric circuit of an AC electric locomotive / V. S. Tomilov // Herald of The Ural state university of railway transport. – 2022. – No. 3 (55). – P. 138–144. – DOI 10.20291/2079-0392-2022-3-138-144.Тихменев, Б. Н. Электровозы переменного тока со статическими преобразователями / Б. Н. Тихменев. – Москва : Транспорт, 1958. – 268 с.Tikhmenev, B. N. Electric locomotives of alternating current with static converters / B. N. Tikhmenev. – Moscow : Transport, 1958. – 268 p.Разработка методики определения нарушения коммутационной устойчивости коллекторных тяговых электродвигателей / Т. В. Волчек, В. С. Томилов, Л. С. Курманова, Р. В. Волчек // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2025. – № 3 (99). – С. 72–79. – DOI 10.46973/0201-727X_2025_3_72.Development of a methodology for determining the violation of the switching stability of collector traction electric motors / T. V. Volchek, V. S. Tomilov, L. S. Kurmanova, R. V. Volchek // Vestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya. – 2025. – No. 3 (99). – P. 72–79. – DOI 10.46973/0201-727X_2025_3_72.Волчек, Т. В. Повышение эффективности системы ослабления возбуждения тяговых электродвигателей электровозов переменного тока : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук : 29.30.00 / Волчек Татьяна Витальевна. – Москва, 2022. – 146 с.Volchek, T. V. Improving the efficiency of the excitation attenuation system of traction electric motors of AC electric locomotives : dissertation for the degree of candidate of technical sciences : 29.30.00 / Volchek Tatyana Vitalievna. – Moscow, 2022. – 146 p.Иоффе, А. Б. Тяговые электрические машины / А. Б. Иоффе. – Москва : Госэнергоиздат, 1967. – 248 с.Ioffe, A. B. Traction electric machines / A. B. Ioffe. – Moscow : Gosenergoizdat, 1967. – 248 p.Магистральные электровозы. Электрические машины и трансформаторное оборудование электровозов. / В. И. Бочаров, П. А. Золотарев, М. А. Козорезов [и др.]. – Москва : Машиностроение, 1968. – 444 c.Mainline electric locomotives. Electrical machines and transformer equipment of electric locomotives / V. I. Bocharov, P. A. Zolotarev, M. A. Kozorezov [et al.]. – Moscow : Mashinostroenie, 1968. – 444 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.