Лекции по энергосбережению в железнодорожнем транспорте

 

 

   I_Э

 б)             U_O       F

                   I¹                                                                           E                                         

     О                   C

                 φ                                                 U₁   IR           O¹    D 

     I¹¹     I_Э       G      IX      

  ∆ U

 

 

Рис. К определению  потери напряжения в тяговой сети переменного тока: схема приложения нагрузок (а), векторная диаграмма (б).    

На векторной диаграмме EC = EF  - падение напряжения, ЕD – потеря напряжения, I_Э – ток ЭПС, U_O – напряжение у источника (номинальное напряжение), U₁ – напряжение на токоприёмнике ЭПС, IR – активная составляющая падения напряжения, IX – реактивная составляющая падения напряжения.

Падение напряжения EF = EC = ED + DC. В инженерной практике при расчетах величиной DC пренебрегают (1 ÷ 3%).

ЕD = ∆ U – проекция падения напряжения  на вектор ОЕ, которая называется продольной составляющей падения напряжения или потерей напряжения.   ЕD = ∆ U = IR cos φ + IX sin φ = I (Rcos φ + Xsin φ) = I Z_C ,

где  Z_C =   Rcos φ + Xsin φ – составное сопротивление тяговой сети, Ом.

Составным сопротивлением можно пользоваться при равных угловых сдвигах φ между током и напряжением у ЭПС, находящихся в МПЗ. Если учитывать неравенство угловых сдвигов φ, то необходимо для расчёта потерь напряжения  пользоваться формулой   ∆ U = (R I¹ + X I¹¹), где      I¹ = I cos φ – активная составляющая тока ЭПС,  I¹¹ = I sin φ – реактивная составляющая тока ЭПС.

Если R = rl, X = xl, то ∆ U = (r cos φ + x sin φ)lI = z_C l I, где r, x – удельные активные и реактивные сопротивления, z_C – удельное  составное сопротивления тяговой сети, Ом/км.

3.3.2 Эквивалентное  приведенное сопротивление тяговой  сети.

Реализуемая ЭПС мощность определяется током тяговых двигателей и значением  напряжения на зажимах ЭПС Uд. Напряжение двигателя определяет  скорость движения ЭПС.

Схема питания ЭПС следующая: источник энергии, сеть внешнего электроснабжения, тяговый трансформатор подстанции, тяговая сеть, трансформатор ЭПС (рис.).

Для определения   Uд необходимо определить потери напряжения в схеме питания ЭПС от источника до тяговых двигателей, приведенные к цепи выпрямленного тока  ЭПС. Потери выпрямленного напряжения.

∆ Ud = Id * Zd,

где Zd = 0,69X1 + 0,8R1 – эквивалентное сопротивление тяговой сети переменного тока, приведенное к выпрямленному напряжению тяговых двигателей для режима тяги , X1 и R1- соответственно активное и индуктивное сопротивление тяговой сети.

Для режима рекуперации Zd = 0,69X1 -  0,85R1. Формулы действительны при отсутствии продольной емкостной компенсации в тяговой сети.

 

 

 

  Рис. Схема питания преобразовательного электровоза переменного тока: 1 – источник питания, 2 - повышающий трансформатор, 3 – сеть внешнего электроснабжения, 4 -  тяговый трансформатор подстанции, 5 – контактная сеть, 6 – токоприёмник, 7 – тяговый трансформатор электровоза, 8 – рельс, 9 - однофазный мостовой выпрямитель электровоза, 10 – тяговый двигатель, 11 -  сглаживающий реактор.

 

 

 

 

3.4. Расчётные  сопротивления и проводимости   системы внешнего электроснабжения и трансформаторов тяговой подстанции

3.4.1 Схемы замещения ЛЭП и её параметры.

3.4.2 Схемы замещения  трансформаторов, автотрансформаторов  и их параметры

3.4.3.Расчётные  сопротивления сети внешнего  электроснабжения и тягового трансформатора

 

3.5. Использование параметра сопротивления тяговой сети при расчётах режимов работы системы тягового электроснабжения

1. Для расчёта потери  напряжения до расчётного поезда  и напряжение на электровозе поезда, сравнение с нормативным значением напряжения на электровозе и принятия решения о соответствии тяговой сети поездным нагрузкам и усилении системы тягового электроснабжения;

2. Для расчёта потерь активной мощности в тяговой сети и разработки мероприятий по энергосбережению;

3.Определение тока  короткого замыкания для выбора  уставок защит контактной сети.