Вестник МГТУ, 2023, Т. 26, № 4.

Кацай А. В. Дополнительный расход и экономия оплачиваемой энергии. резисторах, называется избыточной рекуперацией и в замещении оплачиваемой энергии от тяговой подстанции не принимает участия. Следует отметить, что энергия рекуперации является бесплатной по нескольким основаниям. Главное из них - эта электрическая энергия образовалась из механической энергии движения вагона, которая, в свою очередь, образовалась из превращения электроэнергии, поступившей от источников, в том числе от оплачиваемого источника - ТП, в механическую энергию линейного движения. Другими словами, электроэнергия от ТП уже оплачена энергопоставщику в момент поступления в КС, а ее повторное использование уже от вторичного энергоисточника - рекуперирующего вагона - не требует оплаты, так как она уже принадлежит транспортному предприятию. Процесс превращения при рекуперации механической энергии движения вагона в электрическую не вызывает дополнительного износа элементов и узлов системы тяги вагона, так как при отсутствии возможности выдачи этой рекуперированной энергии у вагонов с РКСУ электродинамическое торможение является базовым способом торможения, в его системе тяги происходят те же процессы, что и у вагонов с транзисторной системой управления тягой (ТрСУ), только в первом случае рекуперированная энергия направляется не в КС, а на тормозные резисторы. Энергия полезной рекуперации не имеет никаких дополнительных амортизационных затрат, как и при электродинамическом торможении с выдачей энергии на тормозные резисторы. В силу этого полезная энергия рекуперации имеет изначально нулевую себестоимость как по эксплуатационной, так и по капитальной составляющим. Соотношение энергопотоков в системе тягового электроснабжения Рассмотрим раздельно стороны энергобаланса - источники и нагрузку. Исследователи (Спиридонов и др., 2018; Hamacek et al., 2014) определили объемы составляющих баланса от обоих источников энергии в системе тягового электроснабжения и отметили снижение за счет бесплатной полезной рекуперативной энергии потребления оплачиваемой энергии от ТП до 18-40 %. Исходя из результатов годового мониторинга КС трамвая в Санкт-Петербурге (2021 г.), нами установлено, что по выпрямленной стороне от ТП в КС поступило энергии ЕТП~82,7 % от общего объема потребленной нагрузкой электроэнергии, а от рекуперирующих вагонов выдано Ерек.полезн —17,3 %. Полезная рекуперация, которая направляется на сетевую нагрузку по контактной сети, существенно уменьшила потребление оплачиваемой энергии от выпрямительного агрегата подстанции. Энергия от этих источников измерялась счетчиками, расположенными на фидерах ТП и на входе в тяговые частотные преобразователи всех вагонов. Следует учитывать, что часть энергии от первичного и вторичных источников рассеивалась теплом в контактных проводах. Согласно отечественным отраслевым нормативным документам, КПД контактно­ кабельной сети ^ ккс в среднем составляет 93 %1. Это значение для КС подтверждается и зарубежными исследователями. Так, по данным длительных измерений в КС польских троллейбусных систем, омические потери в ней не превышают 10 % (Bartiomiejczyk et al., 2016), т. е. до потребляющего оборудования (вагонов и стационарной нагрузки, подключенной к КС) дошло 93 % от объема энергии, выданной обоими источниками. В ходе проведенного нами исследования с помощью бортовых счетчиков определено, что на тягу было израсходовано 49,34 % от энергии Етяги, выданной в КС обоими источниками. Данный показатель позволяет точно определить объем потребления нетяговой (бортовой и стационарной) нагрузкой электроэнергии Енетяги из КС, которая составила 50,66 %. В это значение также включены потери энергии при передаче по контактно-кабельной сети. Таким образом, в рассматриваемой типовой для РФ трамвайной системе в целом за год тяговое и нетяговое потребление было примерно равным. Также был определен объем полезной рекуперации вагонов Ерек.полезн, который составил 27,7 % от тягового энергопотребления вагонов. Исследование и измерения процессов в системе тягового электроснабжения трамвая в течение года позволили определить и объем избыточной энергии рекуперации, которая в отсутствие при рекуперативном торможении вагонов достаточной сетевой нагрузки была рассеяна на тормозных резисторах. В годовом выражении избыточная рекуперация Ерек.изб составила около 23 % от энергии, потребленной на тягу, т. е. ненамного меньше полезно потребленной по межпоездным перетокам части рекуперации. Избыточная энергия рекуперации в настоящее время (без использования накопителей) поступает на бортовые тормозные реостаты. Именно эта энергия Ереостатявляется тем потенциалом, который позволит снизить оплачиваемое энергопотребление от тяговой подстанции. Формула баланса энергии на сетевой нагрузке в КС ГЭТ, исходя из вышеописанных источников и нагрузки, описывается следующим уравнением: (ЕТП+ Ерек. полезн)^ккс + Ерек. изб Етяги+ Енетяги+ Ереостат. ( 1 ) Максимальное значение, до которого может быть дополнительно снижено оплачиваемое энергопотребление от ТП, может быть получено только за счет более полного задействования рекуперированной энергии вагонами, т. е. за счет Ерек. изб, которую необходимо с помощью имеющихся технических средств 1 Методические рекомендации по расчету экономически обоснованной стоимости перевозки пассажиров и багажа в городском и пригородном сообщении автомобильным и городским наземным электрическим транспортом общего пользования. Приложение к распоряжению Минтранса России от 18 апреля 2013 г. № НА-37-р. URL: https://docs.cntd.ru/document/499017626. 376