Электроснабжение пассажирских вагонов - Физика и энергетика курсовая работа

Главная

Физика и энергетика
Электроснабжение пассажирских вагонов

Краткая характеристика пассажирского вагона. Расчет и выбор его основного электрооборудования, проводов и кабелей, коммутационной и защитной аппаратуры. Определение источников, потоков и мощности; годового объема и стоимости электрической энергии.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Краткая характеристика вагона и его электрооборудования
1.1 Перечень потребителей электрической энергии и их основных характеристик
1.2 Вариант электроснабжения вагона: структурная схема, описание
1.3 Размещение электрооборудования в вагоне (предварительное)
2. Расчет и выбор основного электрооборудования вагона
2.1 Расчет и выбор электроприводов вагонных механизмов
2.2 Расчет и выбор электроосвещения помещений вагона
2.3 Расчет и выбор электронагревательных устройств вагона
3. Определение потоков энергии и расчет мощности электрической энергии
3.1 Анализ структуры электрооборудования вагона
3.2 Определение потока энергии от генератора
3.3 Определение потока энергии от аккумуляторной батареи
3.4 Определение наибольшей мощности электроэнергии от «штатных» источников
3.5 Определение расчетной мощности источников электроэнергии вагона
4. Расчет и выбор источников электроэнергии вагона
4.1 Расчет и выбор аккумуляторной батареи
4.2 Расчет и выбор электромашинного генератора
4.3 Расчет и выбор выпрямительной установки
4.4 Расчет и выбор статического преобразователя
5. Определение годового объема и стоимости электроэнергии
5.1 Определение годового объема электрической энергии
5.2 Определение годовых затрат на электроэнергию
6. Расчет и выбор проводов и кабелей, коммутационной и защитной аппаратуры
6.1 Расчет и выбор проводов (кабелей) подключения основного источника
6.2 Расчет и выбор коммутационной аппаратуры электропривода вентиляционного агрегата вагона
7. Принципиальная (Э3) электрическая схема электрооборудования в однолинейном исполнении
8. Размещение электрооборудования в вагоне
Тип вагона - ЦМВ открытой планировки
Отопление - жидкостное (котел на твердом топливе с дополнительными электрическими нагревателями)
Электроснабжение - комбинированное, при котором энергия производится и используется в вагоне для потребителей 110В или 50В, а для отопления используется энергия, производимая в энергосистеме страны, и поступающая через ВПМ 3000В поезда.
1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВАГОНА И ЕГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
Таблица А.1 - Типовые технические данные для пассажирских вагонов.
1.1 ПЕРЕЧЕНЬ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И ИХ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
Таблица А.2 - Перечень потребителей электрической энергии вагона модели 61-4170
1.2 ВАРИАНТ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ВАГОНА: СТРУКТУРНАЯ СХЕМА И ОПИСАНИЕ
Электроснабжение - комбинированное (К), при котором источники для питания низковольтных потребителей G и GB располагаются на вагоне, а источник для питания высоковольтных потребителей находится в ЕЭС и подключается к потребителям вагона через локомотив и ВПМ
Рисунок А.2 - Структурная схема электрооборудования пассажирского вагона с комбинированным электроснабжением.
На рисунок А.2 обозначено: ОКП - ось колесной пары, НПМ - низковольтная поездная магистраль, Х1, Х2 - разъемные соединения НПМ, G - генератор с приводом от ОКП, UD - выпрямительная установка, GB - аккумуляторная батарея, А2 - зарядное устройство аккумуляторной батареи Q - магистральный переключатель, ВПМ - высоковольтная поездная магистраль, Х3, Х4, Х5, Х6 - разъемные соединения, А1 - ящик с высоковольтной аппаратурой для подключения к ВПМ, А2 - пульт управления, ЕК1 - электрические нагреватели котла, UD - выпрямительное устройство, ЕК2…ЕК8, А4…А8, М1…М6, ЕL1…ЕL4, ЕН1, ЕН2 -потребители электрической энергии вагона, US - преобразователь = 110В/~ 220В.
1.3 РАЗМЕЩЕНИЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ В ВАГОНЕ
Рисунок А.1- Планировка пассажирского вагона ЦМВО (1 - тамбур, 2 - туалет, 3 - купе проводника, 4 - служебное отделение, 5 - открытые купе для пассажиров, 6 - коридор, 7 - котельное отделение, 8 - кипятильник).
Рисунок 1- Планировка пассажирского вагона ЦМВО (1 - тамбур, 2 - туалет, 3 - купе проводника, 4 - служебное отделение, 5 - открытые купе для пассажиров, 6 - коридор, 7 - котельное отделение, 8 - кипятильник)
2. РАСЧЕТ И ВЫБОР ОСНОВНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ВАГОНА
- для электроприводов вентиляционного агрегата, циркуляционного насоса, компрессора и вентилятора холодильной установки вагона, если, конечно, эти механизмы установлены в вагоне по Вашему варианту;
- для общего освещения одного из помещений (купе, салона) вагона;
- для устройств электрического отопления (электропечей и калорифера) или электронагревателей котла водяного (жидкостного) отопления.
Остальные устройства (потребители электрической энергии) - типовые, используемые в вагонах современного пассажирского парка.
2.1 РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ВАГОННЫХ МЕХАНИЗМОВ
2.1.1 Определяем нагрузку на валу электрического двигателя:
а) электропривода вентиляционного агрегата:
где Кз - коэффициент запаса (1,1…1,3);
Q - производительность вентилятора, м?/c; определяется произведением нормы воздуха 25 м / ч на одного пассажира и количества пассажиров;
H - аэродинамическое сопротивление (суммарный напор) системы вентиляции, Па; определяется как сумма аэродинамических сопротивлений: воздуховода - 350…500Па, калориферов отопления - 200Па (основного) и 100Па (дополнительного), а также охладителя кондиционера - 150…200Па;
б) электропривода центробежного водяного насоса системы жидкостного отопления:
Р н = К 3 · Q · H / 1000 · з н кВт,
где Кз - коэффициент запаса (1,1…1,3);
Q - производительность насоса, м?/c; для системы водяного отопления вагона - 0,001…003м?/c;
Н - высота напора, равная сумме высот всасывания и нагнетания, м; для системы водяного отопления вагона Н=2,8м;
з н - КПД насоса; центробежный насос при напоре менее 40м имеет КПД - 0,3…0,6.
в) электропривода компрессора холодильной установки:
Р к = К з · К р · ДР охл / 1000 · з i · з к кВт,
где Кз - коэффициент запаса (1,1…1,3);
Кр - коэффициент режима, учитывающий прерывистый характер работы компрессора (0,4…0,6);
з i = 0,75 - индикаторный КПД холодильной установки;
ДР охл - мощность теплового потока воздуха, которая должна быть затрачена холодильной установкой кондиционера на охлаждение, Вт:
ДР охл = 1,2 · F пв · К т · ? р + 0,08 · N пас. ,
где F пв = 250…350м 2 - общая поверхность ограждения вагона,
К т = 1,1…2,0 - приведенный коэффициент теплопередачи ограждения вагона,
? р = (t н.в - t в.в ) расч. - разность между температурой наружная воздуха и температурой внутри вагона; для установок кондиционирования расчетная разность температур (перегрев) принимается в диапазоне 10…15?C;
N пас - количество пассажиров в вагоне.
г) электропривода вентилятора охладителя конденсатора холодильной установки:
Р в = К 3 · Q · H / 1000·? в , кВт,
где Кз - коэффициент запаса (1,1…1,3);
Q = 3,0…4,5 - производительность вентилятора, м?/c;
H = 150…350 - аэродинамическое сопротивление (напор) конденсатора холодильной установки, Па;
2.1.2 Определяем расчетное значение мощности электродвигателя:
После определения нагрузки на валу электродвигателя необходимо учесть режим работы электропривода, что позволяет снизить установленную мощность двигателя в некоторых случаях, а, значит, и его габаритные размеры, массу и стоимость:
где л = М макс / М н - коэффициент перегрузочной способности (для двигателя постоянного тока л = 2…2,5; для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором л = 1,5…1,7; для кранового асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором л = 2,5…2,7; для синхронного двигателя л = 2,5…3,0).
где ПВ% = Т вкл / (Т вкл + Т п ) - относительная продолжительность включения (Т вкл - время включенного состояния, Т п - время паузы между включениями).
1). Продолжительность цикла между включениями должно быть не более (Т вкл + Т п )? 10мин.
2). ГОСТ устанавливает, что ПВ% указывается на щитке (паспорте) машины и может составлять 15%, 25%; 40% и 60% (двигателю, предназначенному для работы в длительном режиме, присваивается ПВ% = 100%, но на щитке (или в паспорте) машины указывается режим - «длительный»).
3) Для электроприводов вентиляционных установок вагонов режим работы следует принимать длительным, для насосов и компрессоров - повторно-кратковременным с ПВ%=60%, для приводов дверей и заслонок в системе вентиляции - кратковременным.
Электродвигатели выбираются по справочнику или каталогу (в данном проекте - таблицам А.3…А.6) для расчетных значений мощности Р д.расч. , с учетом конструкции и условий работы:
- частота вращения (любая, но если есть возможность - наибольшая);
- рода тока и номинального напряжения (определяются условиями Вашего варианта);
- условий среды (определяются размещением электродвигателя на открытом воздухе или в вагоне);
- способа сочленения с производственным механизмом (горизонтальным или вертикальным);
Выбранные двигатели, также как и типовые двигатели, принятые к установке на вагон без расчетов, удобно свести в таблицу по форме таблицы 2.1.
Таблица 2.1. Электродвигатели, установленные в электроприводах вагона
2.2 РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОСВЕЩЕНИЯ
- назначение помещения и его площадь S, м 2 ;
- вид источников света: люминесцентные или тепловые лампы;
- нормы на освещенность (удельную мощность) по таблице А.7 или А.8, р л, Вт/м 2 .
2.2.2 Определяем суммарную расчетную мощность источников освещения:
2.2.3 Задаемся числом светильников N с в помещении и количеством ламп n л в светильнике:
2.2.4 Определяем расчетное значение мощности лампы в светильнике
2.2.5 Выбираем по каталогу (или по справочнику, или по стандарту отрасли) тип светильника для помещения, тип лампы и её номинальную мощность Р л.н (10, 15, 20, 30, 40, 60, 75,100Вт):
Выбранные светильники и источники света (лампы), также как и типовые светильники и лампы, принятые к установке на вагон для обеспечения других видов освещения, удобно свести в таблицу по форме таблицы 2.2.
Таблица 2.2. Электрические светильники и лампы, установленные в помещениях вагона
2.2.6 Определяем мощность электроэнергии, потребляемой для общего освещения:
где Ки оо - коэффициент использования общего освещения,
Nс оо - количество светильников общего освещения в вагоне,
n лоо - количество ламп в светильнике общего освещения,
Р лоо.н - номинальная мощность лампы светильника общего освещения,
з п - КПД устройств преобразования электрической энергии, используемой для питания светильников общего освещения (з п = 1 для питания ламп накаливания;
з п = 0,5 для питания люминесцентных ламп с использованием электромашинного преобразователя (вагоны постройки до 1991г, ЦМВО); з п = 0,85 для питания люминесцентных ламп с использованием полупроводникового преобразователя).
2.3 РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ВАГОНА
Тепловой баланс, обеспечивающий поддержание расчетной температуры воздуха внутри вагона, может быть определен уравнением:
Р от = ДР пв + ДР фв + ДР в - ДР п - ДР о ,
где ДРпв - тепловые потери через ограждающую поверхность вагона,
ДРфв -тепловые потери при инфильтрации конструкции, открывании дверей при
ДРв - тепловая энергии, необходимая для подогрева воздуха в системе вентиляции,
ДРп - тепловые потери пассажиров вагона,
ДРо - тепловые потери оборудования вагона
2.3.1.1 Тепловые потери через ограждающую поверхность вагона можно определить:
где Sпв - суммарная поверхность ограждения вагона, м 2 ;
К' т - обобщенный коэффициент теплопередачи вагона, Вт / м 2 ?C;
? р - расчетный перегрев воздуха в помещениях вагона или разность между расчетными значениями температур снаружи и внутри вагона, ?C.
В качестве примера в таблице А.11 приведены основные теплотехнические характеристики для некоторых моделей вагонов.
2.3.1.2 Тепловые потери при инфильтрации конструкции и открывании дверей при посадке и высадке пассажиров могут быть условно приняты равными 10% от потерь через ограждающую поверхность вагона, т.е.
2.3.1.3 Тепловая энергии, необходимая для подогрева воздуха в системе вентиляции вагона:
где с = 1,3 кг/м 3 - плотность воздуха;
c в = 1006кДж/кг·?C - удельная теплоемкость воздуха;
V - объем наружного воздуха, поступающего в вагон, м 3 (норма воздуха зимой при температуре - 40?C может составлять 10м 3 /ч на одного пассажира;
? р - расчетный перегрев воздуха в помещениях вагона или разность между значениями температур снаружи и внутри вагона, ?C.
Примечание: Плотность воздуха и его теплоемкость зависят от температуры и давления, но их можно принимать в практических расчетах неизменными и соответствующими 0?C и 101,08кПа.
2.3.1.4 Тепловые потери пассажиров можно определить:
где q = 90Вт - среднее значение удельных потерь человека в единицу времени;
2.3.1.5 Тепловые потери от работающего оборудования вагона от работающего оборудования (электрического освещения, электрических машин и т.п.) могут составлять 1,5…2,5 кВт или:
2.3.1.6 Необходимая мощность энергии для обеспечения расчетного теплового баланса в вагоне составляет:
Р от = ? р · (S пв · К' т + с·c в ·V) - q ·n п
2.3.2 Виды электрического отопления пассажирских вагонов
2.3.2.1 Комбинированное электро-водяное отопление. Мощность ЭН в котле (бойлере) вагона должна быть не менее:
Р эн = з к · [? р (з во · S пв · К' т + з вк ·с·c в ·V) - q ·n п )],
где з к - КПД ЭН котла (бойлера) отопления (з к = 0,95);
з во - КПД системы водяного отопления (можно принять з во = 0,8);
з вк - КПД водяного калорифера (примем з вк = 0,7);
? р - расчетный перегрев воздуха в помещениях вагона, ?C;
Sпв - суммарная поверхность ограждения вагона, м 2 ;
К' т - обобщенный коэффициент теплопередачи вагона, Вт / м 2 ??C;
q = 90Вт - среднее значение удельных потерь человека в единицу времени, Вт;
n п - количество пассажиров в вагоне;
с = 1,3 кг/м 3 - плотность воздуха;
c в = 1006кДж/кг·?C - удельная теплоемкость воздуха;
V - объем наружного воздуха, подаваемого в вагон системой вентиляции.
Электрическая схема соединений ТЭН для котла комбинированного электро-водяного отопления представлена на рис. А.13.
2.3.2.2 Комбинированное электрическое отопление. Мощность ЭН в электрических печах вагона должна быть не менее:
Р эп = з эп · (? р · S пв · К' т - q ·n п ),
где з эп - КПД электрических печей (ЭП) отопления (з эп = 0,98);
? р , Sпв, К' т, q, n п - смотри выше.
Мощность ЭН в электрическом калорифере воздуха вагона должна быть не менее:
где з эк - КПД электрического калорифера воздуха (з эк = 0,95);
с,c в ,V - параметры воздуха и производительность калорифера (смотри выше).
Электрическая схема соединений ЭН для комбинированного высоковольтного электрического отопления вагона представлена на рис. А.15.
2.3.2.3 Электрическое калориферное отопление. Мощность ЭН в электрическом калорифере вагона должна быть не менее:
Р эк = з эк · [(? р · S пв · К' т + с·c в ·V) - q ·n п ],
где з эк - КПД электрического калорифера воздуха (з эк = 0,95);
? р , Sпв, К' т , с, c в ,V - параметры воздуха и производительность калорифера (смотри раздел 17.2.3).
Электрическая схема соединений ЭН для калориферного электрического отопления вагона представлена на рис. А.14.
пассажирский вагон электрооборудование
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТОКОВ И РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ В ВАГОНЕ
3.1 АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ВАГОНА
В качестве источников электрической энергии в пассажирском вагоне могут использоваться: ВПМ 3000В, генератор с приводом от ОКП, аккумуляторная батарея, НПМ DC 110В или 50В, ПМ 3/N 380В 50Гц.
В качестве примера, рассмотрим электрооборудование купейного вагона с кондиционированием воздуха моделей 47К/К, 61-4179, 61-4186, 61-532:
Рисунок 3.1 - Структурная схема комбинированного электроснабжения пассажирского вагона.
3.1.1 Определение потока энергии от ВПМ 3000В:
Поток энергии от ВПМ показаны на рис.3.2, а потребители электрической энергии вагона приведены в таблице 3.1.
Рис. 3.2 - Поток электроэнергии через нагреватели котла отопления.
Таблица 3.1. Перечень потребителей электрической энергии от ВПМ 3000В
Используя выражения (3-1) и (3-2), можно определить средние и пиковые значения потребляемой электроэнергии высоковольтным отоплением вагона:
Р ср.з = к и · Р н = 0,4 · 48 = 19,2 кВт
Р пик.з = к п · Р н = 1,2 · 48 = 57,6 кВт
3.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТОКА ЭНЕРГИИ ОТ ГЕНЕРАТОРА
Поток энергии от генератора показан на рис. 3.3, а потребители электрической энергии от генератора приведены в таблицах 3.2,а (зимой) и 3.2,б (летом).
Рисунок 3.3 - Поток электроэнергии от генератора к низковольтным потребителям
Таблица 3,2,а Перечень потребителей электрической энергии в вагоне зимой
Таблица 3,2,б. Перечень потребителей электрической энергии в вагоне летом
3.2.1 Методика определения расчетных нагрузок
Перечни потребителей и их основные характеристики приведены в таблицах 3,2,а и 3,2,б, в которых обозначены:
Р н - номинальная мощность, кВт или кВА;
к и - коэффициент использования или отношение среднего значения потребляемой мощности к номинальному значению, о.е.;
к п - кратность пускового тока или коэффициент перегрузки, о.е.
3.2.1.1 Определение расчетных нагрузок может оцениваться методом упорядоченных диаграмм, который применим при действительном числе потребителей в группе больше 4-х и эффективном числе потребителей больше 3-х.
где k м = f(n э , k и ) - коэффициент максимума как функция эффективного числа
потребителей (n э ) и коэффициента использования потребителя (k и );
tg ц - тригонометрическая функция для значения угла сдвига между
напряжением питания и током потребителя переменного тока;
Для потребителей постоянного тока: Q расч. = 0, а S расч. = Р расч. .
3.2.1.2 Эффективное число потребителей электрической энергии:
3.2.1.3 Коэффициент использования потребителей:
3.2.1.4 Зависимость коэффициента максимума потребления от эффективного числа приемников n э и коэффициента использования k и
k м.к. = f (n э, k и.к. ) - определяется по таблице 3.3.
Таблица 3.3 - Зависимость коэффициента максимума от эффективного числа потребителей электроэнергии и группового коэффициента их использования.
Примечание к таблице 3.3: При n э < 4 расчетные нагрузки определяются упрощенным способом, который может быть применен, если действующее число приемников электрической энергии n>3. В этом случае расчетная активная нагрузка Р расч. = ?Р н .
Используя методику, изложенную в подразделе 3.2.1, определим средние и пиковые значения потребляемой электроэнергии от вагонного генератора:
3.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТОКА ЭНЕРГИИ ОТ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
Поток энергии от аккумуляторной батареи показан на рис. 3.4, а потребители электрической энергии приведены в таблицах 3.4,а (зимой) и 3.4,б (летом).
Рисунок 3.4 - Поток электроэнергии от аккумуляторной батареи к низковольтным потребителям вагона
Таблица 3.4,а. Перечень потребителей электрической энергии от аккумуляторной батареи зимой
Таблица 3.4,б. Перечень потребителей электрической энергии от аккумуляторной батареи летом
Используя методику, изложенную в подразделе 3.2.1, определим средние и пиковые значения потребляемой электроэнергии от аккумуляторной батареи:
зимой : а) во время «штатной» стоянки поезда (t ? 20мин):
летом: а) во время «штатной» стоянки поезда (с отключенной холодильной установкой; время стоянки t ? 20мин):
б) длительно (с отключенной холодильной установкой) :
3.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИБОЛЬШЕЙ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ОТ «ШТАТНЫХ» ИСТОЧНИКОВ
Р пик.з = …… - режим ……… перевозок ;
Р пик.з = ….. - режим …….. перевозок ;
Р пик.л = ……- режим …….. перевозок ;
Р пик.з = ….. - режим …….. перевозок (стоянка поезда t ? 20мин, ограничений для потребителей нет);
Р пик.з = ….. - режим …….. перевозок (стоянка поезда t ? 20мин с ограничениями использования энергоемких потребителей);
Р пик.л = …... - режим ……. перевозок (стоянка поезда t ? 20мин с запретом на использование холодильной установки, горячего водоснабжения и ограничениями на использование других энергоемких потребителей).
3.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЗНАЧЕНИЙ МОЩНОСТИ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
В качестве расчетного режима примем:
а) для электрооборудования высоковольтного отопления - зимние перевозки:
Р расч. ВПМ = Р ср.з = …. кВт, (Р пик. ВПМ = Р пик.з = …. кВт );
б) для низковольтного электрооборудования - летние перевозки (в движении без ограничений на потребление; при стоянке поезда t ? 20мин - ограничения на использование энергоемких потребителей; при стоянке t ? 20мин - запрет на использование холодильной установки, горячего водоснабжения и некоторых энергоемких потребителей):
Р расч. ГЕНЕРАТОРА = Р ср.л = …. кВт, (Р пик. ГЕНЕРАТОРА = Р пик.л = …. кВт);
Р расч. БАТАРЕИ = Р ср.л = ….. кВт, (Р пик. БАТАРЕИ = Р пик.л = …. кВт).
4. РАСЧЕТ И ВЫБОР ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ВАГОНА
Источниками электрической энергии пассажирских вагонов в зависимости от заданного варианта могут являться:
- электромашинные генераторы с механической передачей (приводом) от оси колесной пары;
- высоковольтные статические преобразователи, подключаемые к ВПМ;
- низковольтные статические преобразователи, подключаемые к ПМ 3/N 380В 50Гц централизованного электроснабжения от локомотива или вагона-электростанции, а также к стационарной промышленной сети в отстое или при длительной стоянке.
Примечание. Аккумуляторные батареи и электромашинные генераторы выбираются по средним расчетным значениям мощности потребляемой электрической энергии, а статические преобразователи - по пиковым значениям потребляемой мощности.
4.1 РАСЧЕТ И ВЫБОР АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ
4.1.1 Выбор вида аккумуляторной батареи:
В пассажирских вагонах применяются как свинцово-кислотные (U н. = 2,0 В), так щелочные никель-железные или никель-кадмиевые аккумуляторы (U н. = 1,2 В). У каждого вида аккумуляторов есть свои достоинства и недостатки. (Автор курсового проекта вправе выбрать любой вид аккумулятора после краткого обоснования.)
Принимаем к установке на вагон батарею …………. аккумуляторов.
4.1.2 Определение расчетного значения разрядного тока:
I расч.разр. = Р расч. БАТАРЕИ / U н.Б ,
где Р расч. БАТАРЕИ - расчетное значение потребляемой мощности энергии от батареи (смотри раздел 3.5),
U н.Б = U н.с - номинальное напряжение аккумуляторной батареи (бортовой сети) вагона.
4.1.3 Определение расчетной интенсивности разряда батареи:
Расчетное значение разрядного тока характеризует потребителей электроэнергии, но для аккумуляторной батареи как источника, важна и интенсивность разряда, которая определяется отношением расчетного значения разрядного тока к номинальному разрядному току батареи I расч / I н.разр. Номинальным разрядным током батареи считается ток пяти часового разряда I н.разр. = I 5 , но реальным значением разрядного тока по решению автора проекта может быть: I 0,5 ; I 1 ; I 2 ; I 3 ; I 5 ; I 7 …. При этом следует учитывать, что чем выше интенсивность разряда батареи, тем меньшая часть запасенной энергии возвращается потребителям (см. табл. А.17).
Выбор интенсивности разряда определяется техническими требованиями на электроснабжение потребителей. Так требования МСЖД и ОАО РЖД обязывают строить вагоны, имеющие аккумуляторные батареи способные питать все потребители вагона в течение 30 минут. Поэтому автор проекта вправе принять в качестве расчетного тока:
4.1.4 Определение расчетного значения емкости аккумуляторов вагонной батареи:
Q расч = К зап · I 0,5 / Кq(I 1 ) · Кq(t? окр ) · Кq(Тсл) · Кq(U зар ),
где К зап - коэффициент запаса (К зап = 1,1…1,3);
I расч - ток получасового разряда (расчетное значение разрядного тока I 0,5 = 10I ном) ;
Кq(I 1 ) - коэффициент отдачи по емкости (смотри таблицу А.17) при получасовом разрядном токе;
Кq(t? окр )-коэффициент отдачи по емкости (смотри таблицу А.18) при расчетной минусовой температуре среды (t? окр.расч = - 40?C);
Кq(Тсл) -коэффициент износа конструкции аккумулятора в процессе эксплуатации (для кислотных: Кq(Тсл) = 0,8 и для щелочных: Кq(Тсл) = 0,5);
Кq(U зар )- коэффициент учета неполной зарядки аккумуляторов из-за неблагоприятного графика движения поезда (Кq(U зар ) = 0,8 - для автономного и комбинированного электроснабжения вагона, Кq(U зар ) = 1, - для централизованного электроснабжения).
4.1.5 Определение количества аккумуляторов в вагонной батарее:
где U н.Б - номинальное напряжение бортовой сети вагона (аккумуляторной батареи),
U н.А - номинальное напряжение выбранного вида аккумулятора.
Принимаем количество аккумуляторов в батареи: N ак.Б ? N ак.расч (целое число).
4.1.6 Выбор типа и номинальной емкости аккумуляторной батареи:
- из таблицы А.19 выбираем тип аккумуляторов (вид аккумуляторов уже выбран в начале этого раздела 4.1.1),
- из таблицы А.19 выбираем ближайшее номинальное значение (близкое к расчетному значению Q расч. емкости аккумуляторов или с учетом существующих стандартов: 75, 100, 125, 150, 180, 250, 300, 350, 400, 500, 600А·ч (батареи емкостью меньше 75А·ч в вагонах не применяются, а больше 600А·ч - не размещаются).
Примечание : В результате расчетов может потребоваться аккумуляторная батарея емкостью и 800Ач, и 1200Ач и даже 1500Ач. Как быть в этих случаях?
а) пересмотреть установленные потребители, их режимы энергопотребления и вновь произвести расчеты и выбор батареи;
б) использовать лучшие аккумуляторы мирового рынка;
в) отказаться от амбиций чрезмерной электрификации пассажирского вагона;
г) поступить как отечественные вагоностроители, которые ставят на вагоны «что есть».
Принимаем к установке на вагон аккумуляторную батарею:
Батарея размещается ………………………………………………………..
4.2 РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОМАШИННОГО ГЕНЕРАТОРА
4.2.1 Определение номинальное значение мощности генератора:
где Р расч. ген. - расчетное значение потребляемой мощности энергии от генератора (смотри раздел 3.5).
4.2.2 Выбираем тип, номинальную мощность и напряжение генератора:
- из таблиц А.20 или А.21 выбираем тип генератора, его номинальную мощность и выходное напряжение (если сделан выбор генератора переменного тока, то необходимо предусмотреть выпрямительную установку - смотри следующий раздел 4.3);
- определяем место размещения генератора в вагоне и механическую передачу от оси колесной пары (таблица А.22).
- механическую передачу (привод) ………
4.3 РАСЧЕТ И ВЫБОР ВЫПРЯМИТЕЬНОЙ УСТАНОВКИ
4.3.1 Выбор схемы выпрямительной установки электромашинного генератора
Современные электрические генераторы пассажирских вагонов это синхронные индукторные генераторы переменного тока, эксплуатационная надежность которых на порядок выше генераторов постоянного тока. Однако бортовая электрическая сеть большинства вагонов - сеть постоянного тока, что, в основном, определяется использованием аккумуляторной батареи в качестве одного из источников электрической энергии.
Поэтому на практике применяют выпрямительную установку на выходе электромашинного генератора. Для вагонов без кондиционирования воздуха мощность генератора составляет не более 10 кВт и в качестве выпрямителя применяется трехфазная мостовая схема (рис. 4.1,а). Для вагонов с кондиционированием воздуха мощность генератора превышает 30 кВт и он выполняется с двумя группами трехфазных обмоток на статоре, сдвинутых относительно друг друга на 60 электрических градусов, а в качестве выпрямителя используются две трехфазные мостовые схемы (рис. 4.1,б). Дополнительным преимуществом подобного выпрямительного устройства является снижение пульсаций выходного напряжения U d г до 1,4% (пульсация выходного напряжения U d г трехфазной мостовой схемы составляет 5,7%). Увеличение количества полупроводниковых диодов так же не является недостатком, так как и в схеме (рис. 4.1,а) на выходные мощности порядка 30 кВт при напряжении 110 В их фактическое количество должно быть больше не менее чем в два раза за счет параллельного включения. Причем появилась бы новая проблема - параллельное включение диодов и необходимость предварительного подбора их характеристик или применения специальных мер распределения токов между параллельно включенными приборами.
Рисунок 4.1 - Выпрямительные установки вагонных индукторных генераторов до10 кВт (а) и свыше 30 кВт (б).
Принимаем к установке на вагон выпрямитель …(по рис. 4.1,….).
4.3.2 Определение расчетного значения номинальной и габаритной (полной) мощности выпрямительной установки:
где Р г.в - габаритная (полная) мощность преобразователя с учетом возможных колебаний питающего напряжения (K U ), величины нагрузки или изменений температурных условий среды,
K U = U г.макс / U г.мин -отношение максимального к минимальному значений напряжения генератора, обусловленные регулированием для зарядки аккумуляторной батареи в поездных условиях (K U = (140…160) / 110 = 1,27…1,45),
Р пик.ГЕН. - наибольшая (пиковая) мощность электрической энергии, потребляемой от вагонного генератора (смотри раздел 3.5).
4.3.3 Определяем необходимые параметры полупроводниковых диодов I пр.ср (среднее значение прямого тока) и U обр.и (импульсное значение обратного напряжения).
Для этого необходимо определить максимальные значения тока и напряжения в звене постоянного тока выпрямителя, то есть на выходе выпрямителя:
где Р пик.ГЕН. - наибольшая (пиковая) мощность электрической энергии, потребляемой от
вагонного генератора (смотри раздел 4.3.2);
U н.с - номинальное напряжение бортовой сети вагона.
- для трехфазной выпрямительной схемы (рис. 4.1,а):
I пр.ср.расч = I d .макс / 3 = Р пик. ГЕН . / 3·U н.с ,
U обр.и.расч =1,045 · U d.макс = 1,045 · K U · U н.с
- для шестифазной выпрямительной схемы (рис. 4.1,б):
I пр.ср.расч = I d .макс / 6 = Р пик. ГЕН . / 6·U н.с
U обр.и.расч =1,045 · U d.макс = 1,045 · K U · U н.с
4.3.4 Расчет и выбор типа полупроводникового диода выпрямительной установки:
В вагонных выпрямительных установках применяют низкочастотные лавинные диоды типа ВЛ50-К, ВЛ100-К, ВЛ200-К, ВЛ320-К и ВЛ500-К. Тип вентиля расшифровывается: В - вентиль; Л - лавинный; 50, 100, 200, 320, 500 - предельные токи (I п , А) при оговоренных условиях использования, К - класс по напряжению).
Класс по напряжению это условная цифровая кодировка рекомендуемого обратного напряжения диода: К = U обр.рек. / 100, например: для диода с U обр.рек = 800 В класс определяется как 8, а для диода 10 класса U обр.рек = 1000 В.
Условиями использования ди
Электроснабжение пассажирских вагонов курсовая работа. Физика и энергетика.
Реферат На Тему Феодальная Раздробленность
Реферат: Виды проверок, проводимых Федеральной налоговой службой, порядок их назначения и проведения
Научное Исследование И Его Сущность Реферат
Лак Эсси Тихоня Отзывы
Корпоративный Менеджмент Реферат
Курсовая работа по теме Гиперинфляция: механизм развития и методы борьбы в Российской Федерации
Реферат На Тему Судебная Реформа В России 1864 Г.
Лабораторная работа: Исследование линейных систем
Курсовая работа по теме Методы формирования сметной стоимости на строительную продукцию
Доклад по теме Россия во второй половине 18 века
Реферат: Язык объявлений в городе Биробиджане
Философия Диалог Платона Реферат
Курсовая работа: Сюжетно-ролевая игра детей старшего дошкольного возраста. Скачать бесплатно и без регистрации
Собрания Сочинений Гихл
Реферат: Управление запасами 5
Контрольная работа по теме Стаўленне партый Беларусі да Кастрычніцкай рэвалюцыі 1917 года
Реферат по теме Рост и развитие видов рода Acer в условиях интродукции
Реферат: Иоффе Г.З. "Семнадцатый год. Ленин, Керенский, Корнилов". "Девять решающих голосов"
Тетрадь Контрольные Работы По Математике Зубарева
Единство Народов Сила Страны Эссе
Психолого-педагогічне застосування ігрових технологій у загальноосвітньому навчальному закладі - Педагогика курсовая работа
Промисловий потенціал Харківської області - География и экономическая география реферат
Отграничение гражданского права от смежных отраслей права. Юридические факты и составы - Государство и право контрольная работа