ЭиТО ПС_Лекция №6-7 - Проблемы и пути экономии ЭЭ на тягу поездов_2022_2
.pdf
Особенности энергоэффективного управления ЭПС
17
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Механическая мощность N=F·V N=M·ω |
1 кВт = 1,36 л.с. |
1 лошадиная сила (л.с.) = 0,735 кВт |
106 л.с. = 78 кВт |
до 1500 л.с. = 1103 кВт
11 965 л.с. = 8 800 кВт
911 л.с. = 670 кВт |
1496 л.с. = 1100 кВт |
18
Расход энергии
Схема электроснабжения участка постоянного тока
К.п.д. электрической тяги в целом
ηЭТ < 30 %
ст. A
W
m
A = m·L / 10000 ст. Б
Единицы измерения энергии:
1 кг у. т. = 7000 ккал = 29,3 МДж = 8,14 кВт∙ч
Эл. мощность |
P=I·U |
|
[кВт] |
|
||
Расход энергии W=P·t |
|
[кВт·ч] |
|
|||
Удельный |
ω = |
W |
|
|
кВт·ч |
|
|
|
|
||||
|
|
|
4 |
|||
расход энергии |
|
A |
10 ткм бр. |
|||
P
К.п.д.
электровоза
ηЭл. = N
P
потери
N
К.п.д. электровоза |
|
в данном случае |
|
ηЭл = 87,6 % |
19 |
Мощность и расход энергии на ЭПС переменного тока
ϕ = 0o , cos ϕ = 1
Электрическая
мощность переменного тока
ϕ = 90o , cos ϕ = 0
[кВт]
[квар]
[кВ·А]
ϕ = 45o , cos ϕ = 0, 71
Ток (I) отстает от напряжения (U) из-за реактивной нагрузки, носящей индуктивный характер (L) и обусловленной наличием тягового трансформатора в электровозе !
cos ϕ = P S
К.п.д. электровоза Механическая мощность Электрическая мощность
η = |
N |
N=F·V |
P=I·U |
|
|
||||
|
N=M·ω |
P=I·U·cosϕ |
||
Эл. |
P |
|||
|
|
|||
|
|
|
Эл.-мех. характеристики
Потери мощности
Токовые характеристики
I, А
Тяговые характеристики
F, кН
V, км/ч
|
|
Расход энергии |
|
Коэффициент мощности |
|
Удельный расход энергии |
||||
|
|
W=P·t |
|
cos ϕ = |
P |
|
|
ω = |
W |
|
V |
, км/ч |
|
S |
|
|
A |
||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21
22
Факторы и параметры, влияющие на энергопотребление ЭПС
Факторы, которые оправданно связаны с повышением удельных расходов на тягу поездов:
-рост технической скорости грузовых и пассажирских поездов;
-введение на сети железных дорог скоростного и высокоскоростного движения;
-переход на электрическое отопление пассажирских поездов от локомотивов.
Факторов, фактически влияющие на удельный расход ТЭР на тягу поездов
-средний вес грузового поезда;
-коэффициент участковой скорости грузовых поездов;
-нагрузка на ось грузового вагона;
-доля порожнего пробега грузовых вагонов;
-продолжительность прогрева локомотивов в ожидании работы;
-задержки у запрещающих сигналов;
-количество ограничений скорости;
-количество неграфиковых остановок;
-время нагона пассажирских поездов.
23
Параметры, определяющие условия движения поезда, изменяются в результате действия многих факторов!
1)С учетом разнообразных сочетаний элементов профиля и плана пути при движении поезда связано с непрерывно изменяющимися силами сопротивления движению.
2)Значительно разнятся допускаемые скорости на перегонах и станциях, главных и боковых путях, отдельных искусственных сооружениях, кривых различного радиуса.
3)Различны ограничения скорости, вносимые постоянными и временными предупреждениями, а также особенностями конструкции подвижного состава.
4)Различна длина и масса поездов, их обеспеченность тормозами.
5)Сезонные метеорологические условия сказываются на силе сопротивления движению, реализуемой локомотивом мощности, силе сцепления, и, следовательно, влияют на силы тяги и торможения.
24
! В отличие от того, как это принято в тяговых расчетах, при ведении
реального поезда масса его не сосредоточена в одной точке и, следовательно, поезд, имеющий определенную длину, может располагаться на различных элементах профиля.
! Скорость движения поезда не меняется мгновенно при переходе с одного
элемента профиля на другой.
25
Регулирование скорости и силы тяги ЭПС…
!… зависит от того, какими возможностями для этого обладает ЭПС,
итого какими тяговыми двигателями оснащен.
Коллекторные тяговые двигатели
M = k·I я ·Ф |
n = |
U − I |
я·Rя |
|
C·Ф |
||||
|
|
|||
Частота вращения якоря двигателя, а следовательно, скорость движения тягового подвижного состава зависят от приложенного напряжения, падения напряжения в цепи тягового двигателя, магнитного потока и конструктивных особенностей двигателя.
Асинхронные тяговые двигатели |
n1 = f1·60 |
|
M = k·Ф·I ·cosϕ |
n = (1 − s)·n1 |
|
p
При асинхронных двигателях в приводе, используют питание с регулируемой частотой.
Преимущества асинхронного привода:
-тяговый двигатель без коллектора;
-полупроводники в силовых цепях без износа;
-меньше переключающих элементов;
-лучшие возможности управления (автоматизация, регулировка сцепления, диагностика);
-большая мощность при меньшей массе.
26