Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Проектирование электроснабжения вагонов является сложной инженерной задачей, обеспечивающей безопасность и надежность передвижения поездов.

В значительной мере оно влияет на технико-экономические показатели всех подразделений железных дорог и многих отраслей народного хозяйства и населения страны, пользующихся услугами железнодорожного транспорта. При проектировании электроснабжения железнодорожного вагона учитываются методики и разработчики более раннего внедрения в данной сфере, а также современные подходы к проектированию энергосистем. Создание энергосистем, качественное техническое их обслуживание и ремонт во многом зависит от квалификации специалистов вагонного хозяйства. Для поддержания высокого технического уровня вагонного парка в современных условиях необходимо применение новейших технологий с использованием средств механизации и автоматизации процессов при проектировании, постройке и эксплуатации вагонов. Незначительное повышение эффективности вагонов приводит к существенным суммарным результатам.

Оптимизация перевозочного процесса и инфраструктуры, используемой для перевозок, обеспечит высокую эффективность работы железных дорог в условиях реформирования отрасли, будет способствовать сокращению эксплуатационных затрат и прибыльной работе ОАО «РЖД». Разработка плана формирования вагонов с контейнерами является актуальной проблемой для железных дорог РФ. В настоящее время среднесуточные объемы погрузки - выгрузки 38% контейнерных пунктов для переработки среднетоннажных контейнеров не превышает одного контейнера в сутки и только на 19,2% КП переработка достигает 10 у. е.

Перечисленные данные дают возможность понять, как важен правильный подход и выбор алгоритма решения технической задачи при проектировании и конструировании нового оборудования.

1. Краткая характеристика вагона и его электрооборудования

1.1 Перечень потребителей электрической энергии и основные характеристики

Таблица 1.1 - Перечень потребителей электрической энергии вагона 61-4170

1.2 Вариант электроснабжения вагона, описание структурной схемы

Согласно задания для курсового проектирования в качестве схемы энергоснабжения вагона межобластного сообщения выбрана схема централизованного снабжения вагона электроэнергией.

2. Расчет и выбор основного электрооборудования вагона

2.1 Расчет и выбор электроприводов вагонных механизмов

На пассажирском вагоне с кондиционированием воздуха устанавливаются вентиляторы системы вентиляции вагона и вентилятор конденсатора.

(2.1)

где - коэффициент запаса мощности;

- производительность вентилятора, м³/с;

- суммарный напор, создаваемый вентиляторами, мм водяного столба;

- КПД вентилятора.

Производительность вентилятора системы вентиляции вагона в м³/с:

в зимний период

(2.2)

в летний период

(2.3)

где - расчетная норма подачи наружного воздуха на одного пассажира в зимний период, м³/с;

- расчетная норма подачи наружного воздуха на одного пассажира в летний период, м³/с;

- расчетное число пассажиров в вагоне (по условию )

- коэффициент рециркуляции вентиляционного воздуха

Таким образом имеем:

Определим мощность двигателя вентилятора в зимний и летний периоды:

Выбираем электродвигатель по большему значению полученной мощности и результаты заносим в таблицу 2.1.

Выбор электродвигателя центробежного водяного системы жидкостного отопления.

(2.4)

где - коэффициент запаса мощности;

- производительность насоса, м³/с;

- гидравлическое сопротивление трубопроводов отопления, принимается 25кПа.

- КПД центробежного насоса

По результатам расчета выбираем двигатель и заносим данные в таблицу 2.1

Определение мощности электродвигателя компрессора холодильной установки

(2.5)

где - коэффициент учитывающий прерывистый характер работы компрессора;

- общий (полный) тепловой поток, который должен быть отведен воздухоохладителем, Вт;

Общий (полный) тепловой поток складывается из шести тепловых потоков:

1) тепловой поток, поступающий через поверхность кузова вагона:

(2.6)

где - температуры воздуха внутри и снаружи вагона летом, С;

- средний коэффициент теплоотдачи поверхности вагона,

(2.7)

2) тепловой поток от инфильтрации для летнего периода эксплуатации:

 (2.8)

3) тепловой поток, приносимый наружным воздухом при вентиляции вагона:

(2.9)

4) тепловой поток за счет солнечной радиации:

, (2.10)

где

-расчетная поверхность кузова вагона, подвергающаяся солнечной радиации, м²

(2.11)

- расчетная (максимальная) температуры поверхности кузова, С;

- продолжительность солнечного облучения вагона в течении суток, ч

(2.12)

5) тепловой поток, выделяемый пассажирами вагона:

(2.13)

где q = 90 - мощность теплового потока, выделяемого одним пассажиром;

6) мощность теплового потока от электродвигателей, расположенных внутри вагона, осветительных и других электроприборов

Общий (полный) тепловой поток, который должен быть отведен воздухоохладителем;

.

Требуемая мощность двигателя компрессора:

Выбор двигателя конденсатора холодильной установки

(2.14)

где - коэффициент запаса мощности

- производительность вентилятора конденсатора

- напор создаваемый вентилятором

- КПД вентилятора

По найденной мощности и с учетом условий работы выбираем по каталогу необходимые электродвигатели, результаты сводим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 - Электродвигатели, устанавливаемые в вагоне

Определим значения номинальных токов при номинальном напряжении 110 В по формуле 2.15.

(2.15)

2.2 Расчет и выбор электрического освещения

Используя опыт проектирования освещения пассажирских вагонов принимаем: люминесцентное освещение для купе и полукупе, служебного отделения и прохода; лампы накаливания для освещения тамбуров, туалетов, коридоров, котельного отделения, посадочных и сигнальных фонарей и др.

Мощность осветительной нагрузки в Вт для каждого из помещений вагона определяем по приведенной ниже формуле, результаты сводим в таблицу 2.2.

(2.16)

где

- удельная мощность осветительной нагрузки для данного помещения, Вт/м²;

- площадь помещения, м²;

Определяем мощность элктроенергии потребляемой для общего освещения:

(2.16)

где: - коэффициент использования общего освещения;

- количество светильников общего освещения в вагоне;

- количество ламп в светильнике общего освещения;

(люминесцентные лампы) - КПД устройств преобразовательной техники;

- номинальная мощность лампы светильника общего освещения;

Определяем мощность элктроенергии потребляемой для местного освещения:

(2.17)

Определяем мощность элктроенергии потребляемой для служебного освещения:

(2.18)

Определяем мощность элктроенергии потребляемой для аварийного освещения:

(2.19)

Определяем мощность элктроенергии потребляемой для дежурного освещения:

(2.20)

Определяем мощность элктроенергии потребляемой для сигнальных и концевых фонарей:

(2.21)

Общее значение нагрузки на сеть освещения составляет:

Среднее значение:

(2.22)

Пиковое значение:

(2.23)

Таблица 2.2 - Электрические светильники и лампы установленные в помещении вагона

2.3 Расчет и выбор электронагревательных устройств

Тепловой баланс, обеспечивающий поддержание расетной температуры воздуха внутри вагона, определяется по формуле 2.24

(2.24)

(2.25)