Модернизация электропоездов переменного тока с целью снижения затрат электроэнергии

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПЛАВНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

2. выбор силовой схемы и способа регулирования выпрямительной установки

3. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

3.1 Электромагнитные процессы на первой зоне регулирования

3.2 Электромагнитные процессы на второй зоне регулирования

3.3 Определение параметров элементов выпрямительной установки

4. ВХОДНЫЕ И ВЫХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МНОГОЗОННОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СГЛАЖИВАЮЩЕГО РЕАКТОРА И КОМПЕНСИРУЮЩЕЙ УСТАНОВКИ

4.1 Определение параметров фильтро-компенсирующего устройства

4.2 Расчет внешней характеристики преобразователя с ФКУ и двухзонным регулированием напряжения

4.3 Определение параметров сглаживающего реактора

5. КОНСТРУКТИВНАЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА СГЛАЖИВАЮЩЕГО РЕАКТОРА

5.1 Технические данные

5.2 Эскиз электромагнитной цепи

5.2.1 Выбор обмотки

5.2.2 Выбор магнитопровода

5.2.3 Определение омического сопротивления обмотки реактора

5.3 Определение активного сечения стали

5.4 Тепловой расчет

5.5 Технология изготовления магнитопровода

6. РАСЧЕТ ТЯГОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ ДВИЖЕНИИ ЭЛЕКТРОПОЕЗДА ПО ПЕРЕГОНУ

6.1 Определение влияния внешней характеристики преобразовательной установки на характеристики тяговых двигателей

6.2 Расчет и построение диаграммы удельных ускоряющих сил

6.3 Построение диаграммы удельных замедляющих сил при выбеге и механическом торможении

6.4 Построение кривых тока и времени

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЗАМЕНЫ ЭЛЕКТРОПОЕЗДА ЭР9П НА ЭР9К

7.1 Расчет капитальных затрат

7.2 Расчет эксплуатационных расходов

7.3 Эффективность внедрения нового электропоезда

8. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

8.1 Анализ условий труда работников. Негативные факторы производственной среды

8.1.1 Вредные вещества

8.1.2 Вибрации и акустические колебания

8.1.3 Электромагнитные поля и излучения

8.1.4 Электрический ток

8.1.5 Микроклимат

8.1.6 Освещенность

8.1.7 Промышленная вентиляция и кондиционирование

8.2 Электрический ток и электромагнитные поля

8.2.1 Электромагнитные поля (ЭМП)

8.3 Электробезопасность при обслуживании электропоездов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПЕРЕЧЕНЬ ЧЕРТЕЖЕЙ



ВВЕДЕНИЕ

Для перевозки пассажиров на линиях пригородных сообщений предназначены электропоезда постоянного и переменного тока.

Внедрение электрической тяги на железных дорогах СССР началось в 1926 году. С 1929 года отечественная промышленность поставляла электросекции постоянного тока C^В и С^Д.

В дальнейшем, в связи с электрификацией железных дорог на переменном токе и необходимостью повышения скоростей пригородного движения, началась разработка новых типов электропоездов.

В 1959 - 1961 годах были построены опытные электропоезда переменного тока ЭР7 с ртутными выпрямителями. Опыт эксплуатации этих поездов показал сложность их конструкции и низкую надежность работы на электроподвижном составе дорог, этих выпрямительных установок.

В 1962 году Рижский вагоностроительный завод (РВЗ) и Рижский электромашиностроительный завод (РЭЗ) освоили производство электропоездов переменного тока ЭР9 с кремниевыми выпрямителями. В настоящее время освоен выпуск новых серий электропоездов ЭР9М и ЭР9Е.

Главная особенность электропоездов переменного тока, по сравнению с поездами постоянного тока заключается в применении на каждом моторном вагоне полупроводниковой выпрямительной установки, преобразующей однофазный переменный ток промышленной частоты в постоянный (пульсирующий). Это позволяет на электропоездах переменного тока ЭР9М и ЭР9Е применять обычные коллекторные тяговые двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением, имеющие оптимальные для мотор-вагонной тяги характеристики. Напряжение 25 кВ подается на первичную обмотку тяговых понижающих трансформаторов, расположенных на каждом моторном вагоне.

Трансформаторы уменьшают напряжение контактной сети до величины, наиболее выгодной для работы тяговых электродвигателей. Это позволяет регулировать напряжение, подводимое к двигателям.

Управляемые кремниевые вентили (тиристоры) открыли перспективу дальнейшего совершенствования электроподвижного состава переменного тока: создание электросекций с бесколлекторными тяговыми электродвигателями, реостатным и рекуперативным торможением, с более совершенными системами управления. Прошел эксплуатационные испытания электропоезд с принципиально новой системой реостатного торможения и самовозбуждением тяговых электродвигателей на базе тиристорно-импульсного преобразователя.

Основным направлением в развитии железнодорожного транспорта является увеличение провозной способности и повышение комфорта перевозок пассажиров, а также снижение расхода электроэнергии. Этого можно добиться путем разработки и внедрения системы плавного регулирования напряжения на тяговых электродвигателях. Существующая система регулирования напряжения на электроподвижном составе однофазного постоянного тока позволяет регулировать напряжение ступенями, что в свою очередь негативно сказывается на реализации сил тяги и комфорта перевозок.

Целью данного дипломного проекта является переход к системам с плавным регулированием напряжения, которые обеспечивают наибольший коэффициент мощности; более совершенное и простое управление скоростью подвижного состава; отсутствие жесткой связи между напряжением на электродвигателях и контактной сетью; упрощение автоматизации процессов пуска и движения поезда; улучшение условий рекуперативного торможения; увеличение силы тяги и провозной способности; повышение комфорта перевозок пассажиров; снижение эксплуатационных расходов.

Вследствие применения бесконтактных преобразователей взамен контактных коммутационных аппаратов; повышение эксплуатационной надежности и удобства управления локомотивом и электропоездом.

1. ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПЛАВНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Наибольшее распространение на электроподвижном составе получили двигатели постоянного тока последовательного возбуждения, для которых магнитодвижущая сила пропорциональна току нагрузки.

При пуске, движении моторного вагона по перегону и электрическом торможении возникает необходимость изменять скорость и силу тяги или торможения.

Регулировать скорость движения изменением напряжения на зажимах тяговых двигателей можно в широком диапазоне: от нуля до скорости соответствующей характеристике при номинальном напряжении на двигателе. Регулирование напряжения на тяговых электродвигателях подвижного состава постоянного тока осуществляется контакторно-реостатным способом и с помощью перегруппировки тяговых электродвигателей. При этом значительно ограничено число ходовых позиций. Последовательное соединение тяговых электродвигателей значительно повышает склонность к боксованию и недоиспользованию силы тяги.

При пуске подвижного состава постоянного тока значительная часть электроэнергии расходуется в пусковых реостатах. На электропоездах постоянного тока отношение между энергией потерь в пусковых реостатах и работой совершенной электродвигателями, называемое коэффициентом потерь, равно:

• на электропоездах серии ЭР-2 К_п=1/2;

• на электропоездах серии ЭР-2Р К_п=1.

До выхода на автоматическую характеристику половина энергии затрачиваемой на разгон превращается в тепло на электропоездах серии ЭР-2Р и четверть энергии на электропоездах серии ЭР-2.

Наилучшие пусковые характеристики электроподвижной состав приобретает при плавном регулировании напряжения на тяговых электродвигателях, обеспечивающем наиболее полное использование максимальной силы тяги и плавный разгон.

Благодаря плавному регулированию напряжения становится более совершенным и простым управление скоростью подвижного состава, отсутствует жесткая связь между напряжением на двигателях и контактной сетью, упрощается автоматизация процессов движения поезда, улучшаются условия использования рекуперативного торможения.

Кроме того система с плавным регулированием напряжения обеспечивает следующие преимущества:

• существенную экономию энергии для электроподвижного состава, работающего с частыми остановками, благодаря применению рекуперативного торможения до низких скоростей и устранению реостатного пуска;

• улучшение использования сцепного веса вследствие устранения колебаний сил тяги и торможения, свойственных ступенчатому регулированию;

• повышение жесткости характеристик в области низкой скорости и более простую защиту от нарушения сцепления;

• позволяет стабилизировать ток и напряжение на тяговом электродвигателе независимо от напряжения в контактной сети;

• облегчение автоматизации процессов пуска и электрического торможения, а также осуществление автоведения поездов, в результате чего улучшается использование тяговых и тормозных средств электроподвижного состава;

• снижение эксплуатационных расходов вследствие применения бесконтактных преобразователей взамен контактных коммутационных аппаратов.

2. ВЫБОР СИЛОВОЙ СХЕМЫ И СПОСОБА РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

На электроподвижном составе однофазно-переменного тока имеется больше возможностей к осуществлению плавного регулирования напряжения, чем на электроподвижном составе постоянного тока.

Если мощность тяговых двигателей не велика, то регулирование напряжения осуществляется на стороне низшего напряжения. В этих схемах предусматривают переход с одной ступени на другую без разрыва силовой цепи или коротким замыканием секций обмотки трансформатора. Переходы сопровождаются мгновенным изменением напряжения, и необходимая плавность пуска достигается выбором достаточно большого числа ступеней регулирования напряжения.

Существуют схемы с активными переходными сопротивлениями, с индуктивными переходными сопротивлениями, и схемы с вентильными переходами.

Недостатки данных схем состоят в том, что в схеме с переходным активным сопротивлением часть энергии превращается в тепло и резистор рассчитан на кратковременную нагрузку.

В схеме с переходным реактором, на основных ступенях регулирования оба конца обмотки реактора присоединяются к одному выводу обмотки трансформатора. В этом случае он работает как делитель тока, распределяя нагрузку между двумя контакторами переключения ступеней. Реактор вызывает потерю выпрямленного напряжения, определяемого половиной активного и индуктивного сопротивлений его полуобмоток.

При включении реактора на смежные выводы вторичной обмотки трансформатора, реактор в этом случае работает как автотрансформатор, делящий напряжение секции пополам, и напряжение на входе выпрямителя возрастает на половину величины напряжения секции обмотки трансформатора.

При одностороннем включении реактора на вывод обмотки трансформатора в его полуобмотке возникает индуктивное падение напряжения, определяемое током нагрузки и индуктивным сопротивлением полуобмотки реактора. Индуктивное падение напряжения в реакторе во время одностороннего включения будет велико и вызовет значительную потерю напряжения. Не удастся избежать насыщения сердечника при одностороннем включении, поэтому переходной процесс включения на секцию сопровождается импульсом тока, превышающим амплитуду намагничивающего тока реактора. Такая нагрузка контактов контактора, замыкающих цепь, создает опасность их сваривания.

Наиболее перспективным направлением является плавное регулирование выпрямленного напряжения управляемыми вентилями преобразователя.

Фазовое регулирование напряжения осуществляется с помощью задержки отпирания вентилей на угол б. Коммутация тока с фазы на фазу трансформатора не совпадает с началом полупериода, а происходит со сдвигом на угол б. Постоянная составляющая выпрямленного напряжения при некотором угле регулирования [5]:

где - максимальное напряжение вторичной обмотки трансформатора, В;

- частота питающей сети.

Изменением угла б осуществляется плавное бесступенчатое регулирование напряжения на тяговых двигателях, однако оно вызывает понижение коэффициента мощности электропоезда. Основная гармоника тока отстает на угол б, то есть , а коэффициент мощности [5]:



Так как

То

Следовательно, коэффициент мощности падает пропорционально выпрямленному напряжению.

Недостатком фазового регулирования напряжения является также повышенная пульсация выпрямленного тока, возникающая в результате того, что кривая выпрямленного напряжения переходит в область отрицательных значений, в которой выпрямленный ток протекает против электродвижущей силы трансформатора.

Чисто фазовое регулирование, несмотря на его простоту, не может найти применения из-за резкого ухудшения коэффициента мощности. Кроме того, при фазовом регулировании, когда коммутация тока происходит вблизи максимума напряжения, в середине полупериода время коммутации соответственно сокращается, а значение возрастает, что вызывает увеличение электродвижущих сил, индуктируемых тяговой сетью в проводах связи, то есть увеличение мешающего влияния. Эти недостатки смягчаются при использовании плавного фазового регулирования выпрямленного напряжения между относительно грубыми ступенями напряжения трансформатора.

Основным преимуществом зонно-фазового регулирования является непрерывность процесса перехода с зоны на зону, но это достигается применением дополнительных вентилей в преобразователе.

Известно большое число вариантов схем с зонно-фазовым регулированием. Они отличатся числом зон и соотношений напряжений в зонах. Главным отличием является наличие или отсутствие контактных переключений плеч преобразователя. По этому признаку их можно подразделить на схемы с плавным регулированием с вентильным переходом, и схемы с бесконтактным регулированием.

При плавном регулировании с вентильным переходом сохраняется переключение выводов обмоток трансформатора контактами переключателя, а тиристоры служат для плавного регулирования между ступенями и обеспечивают бесстыковую коммутацию.

Наиболее перспективным на данный момент времени является бесконтактное регулирование напряжения с помощью тиристоров.

Достоинством схемы является отсутствие контактов и группового переключателя. Благодаря тиристорному регулированию удастся сократить число ступеней, оказывается возможным упростить конструкцию трансформатора, освобождает от необходимости использования громоздких переходных реакторов. Выбор способа и силовой схемы выпрямительной установки также зависит от технико-эксплуатационных параметров и реализации коэффициента мощности.

В последнее время в нашей стране и за рубежом на электрических железных дорогах однофазно-переменного тока промышленной частоты широкое распространение получил электроподвижной состав, оборудованный выпрямительными установками с тиристорным регулированием. Поэтому особую важность приобретают вопросы наиболее рациональной компоновки выпрямителей с точки зрения выбора числа зон, схемных решений, алгоритма управления.

В сравнении с неуправляемым диодным выпрямителем управляемый тиристорный выпрямитель с фазовым регулированием выходного напряжения вызывает более сильное искажение формы кривой первичного тока и повышенное содержание в нем высших гармоник. При этом существенно возрастает мешающее влияние на устройства СЦБ и линии связи.

Установлено, что можно снизить амплитудные значения высших гармоник в первичном токе, обусловленные коммутацией в управляемом выпрямителе. Этого можно добиться двумя способами:

• уменьшением величины изменения коммутируемого тока в зоне фазового регулирования путем выбора как можно более высокого числа зон;

• увеличением угла покрытия путем введения в контур коммутации дополнительно индуктивности, замедляющей изменение тока.

Иными словами, переход от однозонного регулирования к многозонному фазовому регулированию позволяет уменьшить влияние на линии связи и сблизить характеристики тиристорного электроподвижного состава с зонно-фазовым регулированием с характеристиками диодно-выпрямительного электроподвижного состава со ступенчатым регулированием напряжения.

Многозонный тиристорный преобразователь можно получить двумя способами, различными по компоновке элементов схемы, но одинаковыми с точки зрения воздействия на контактную сеть: последовательное соединение несимметричных полу управляемых мостовых выпрямителей на стороне выпрямленного тока (рис. 2.1) и на стороне переменного тока (рис. 2.2).

Согласно схеме на рис. 2.1 трансформатор имеет несколько изолированных обмоток, питающих соответственно несколько несимметричных мостовых выпрямителей, которые включены последовательно. Начинается оно с постепенного повышения напряжения моста первой зоны, причем ток нагрузки протекает через диодные ветви остальных мостов. После полного открытия моста первой зоны начинается фазовое регулирование моста второй зоны, напряжение которого накладывается на напряжение моста первой зоны и так далее до последней зоны.

Согласно схеме на рис. 2.2 вторичная обмотка трансформатора промежуточными отпайками разделена на несколько неизолированных секций. Мост каждой зоны образуется диодной и тиристорной ветвями выпрямителя.

В последнее время с повышением класса напряжения полупроводниковых приборов, используемых в тяговых преобразователях электроподвижного состава, наметилась тенденция применения по схеме (рис. 2.2). К тому же в схеме с изолированными мостовыми выпрямителями возникает взаимоиндукция между соответствующими им обмотками трансформатора. Это ведет к ухудшению энергетических показателей использования.

Большое внимание уделяется проблеме повышения коэффициента мощности. Существует много способов его повышения, которые имеют свои преимущества и недостатки.

При проведении испытаний секции электропоездов серии 420, австрийских электровозов 1044 - 01, с числом зон регулирования 4 и 8 соответственно, было установлено, что повышение числа зон дает незначительный прирост среднеэксплуатационного коэффициента мощности.

Поэтому можно признать мировой тенденцией снижение числа зон регулирования до 2, что в том числе имеет ряд преимуществ:

1) Уменьшение количества выводов тягового трансформатора, а следовательно и его стоимость;

2) Уменьшение количества используемых полупроводниковых приборов;

3) Снижение трудоемкости в обслуживании электрической аппаратуры.

Существует еще несколько способов повышения коэффициента мощности, и для сравнения с зонно-фазовым регулированием мы рассмотрим некоторые из них.

Одним из способов является применение импульсно-фазового регулирования, то есть за период работы выпрямительной установки есть несколько импульсов выходного напряжения, что позволяет приблизить форму тока, потребляемого преобразователем, к синусоиде. Таким образом, достигается улучшение гармонического состава тока и, следовательно, снижение мощности искажения.

Однако, такая система имеет ряд недостатков. Необходимо применять быстродействующие тиристоры с узлами принудительной коммутации, что в значительной степени удорожает конструкцию и ухудшает массогабаритные показатели. К тому же такой способ регулирования более эффективен при большом периоде питающего напряжения, например, при частоте Гц и малой мощности питающих подстанций, когда требуется иметь минимальный угол сдвига между напряжением и током.

При малом периоде питающего напряжения возможно появление таких моментов, когда близлежащие к середине импульсы сливаются и появляется необходимость перейти на регулирование с меньшим числом импульсов, что при синусоидальной модуляции приводит к росту более удаленных от середины импульсов и, следовательно, резкому ухудшению коэффициента мощности и гармонического состава потребляемого тока.

Другим способом импульсного регулирования является формирование единичного импульса от максимума кривой приложенного напряжения, что позволяет получить уже на первой зоне регулирования достаточно высокие значения коэффициента мощности.

При этом наилучшие энергетические показатели работы выпрямительной установки получаются на второй зоне регулирования, когда форма потребляемого тока близка к синусоиде.

Поэтому целесообразно, чтобы номинальный режим работы электроподвижного состава приходился бы на вторую зону регулирования.

Из приведенного выше сравнения тяговых статических преобразователей можно отметить преимущества преобразователя с зонно-фазовым регулированием напряжения и числом зон регулирования равным двум. Основные преимущества данного преобразователя заключаются в следующем:

1) Малое количество выводов обмотки трансформаторов;

2) Малое число полупроводниковых элементов;

3) Эксплуатационная надежность и ремонтопригодность;

4) Достаточно высокий коэффициент мощности;

5) Снижение массы преобразователя и его габаритов;

6) Снижение себестоимости установки;

7) Снижение эксплуатационных расходов.

3. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРОЦЕССОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

3.1 Электромагнитные процессы на первой зоне регулирования

При учете индуктивности питающей сеть, в которую входят индуктивность подстанций контактной сети, характеристики коэффициента мощности еще больше снижаются. Некоторое влияние оказывают пульсации тока. Однако учитывая, что ток двигателей должен быть сглажен, для чего используется сглаживающий реактор большой мощности, то максимальные пульсации тока не превышают 20%, что мало влияет на входные характеристики выпрямителей.

При этом значительно уменьшаются высшие гармоники тока (выше девятой), поэтому форма тока приближается к синусоиде.

Рассмотрим влияние индуктивности питающей сети. Обозначим суммарное индуктивное сопротивление сети переменного тока, отнесенное к вторичной обмотке трансформатора - . действующее значение ЭДС на всей вторичной обмотке .

Тогда напряжение одной вторичной обмотки

где - число вторичных обмоток трансформатора.

Для двух зон регулирования . В то же время индуктивное сопротивление одной обмотки трансформатора

Так как индуктивное сопротивление пропорционально квадрату числа витков вторичной обмотки трансформатора.

Расчеты проведем при допущениях, что:

1) Намагничивающий ток обмотки трансформатора отсутствует;

2) Вентили - идеальные ключи, ток нагрузки идеально сглажен и равен .

Временные диаграммы токов и напряжений для первой зоны регулирования приведены на рис. 3.1.

Анализируя эти диаграммы можно сказать, что имеется два коммутационных интервала: интервал отсутствия тока в питающей сети и интервал совместной работы сети и нагрузки, причем в последнем интервале ток постоянен и равен , так как считаем его идеально сглаженным.

При коммутации токов вентилей, образуется контур короткого замыкания, электромагнитные процессы в котором описываются следующим выражением [5]:

следовательно,

Интегрируя, получим ток короткого замыкания:

где - постоянная интегрирования, которую определим при начальных условиях: ; .

Решая относительно получим:

При , , то есть:

Рассмотрим второй коммутационный интервал. Изменение тока описывают уравнением:



Интегрируя, получим выражение для тока короткого замыкания вентилей:

Постоянную интегрирования определим из условия, что при , . Решая относительно , получим:

При , , получаем

Среднее значение выпрямленного напряжения:

Относительная величина выпрямленного напряжения:

Из выражений определим величину каждого коммутационного интервала и :

следовательно,

Действующее значение тока:

где

Синусная составляющая тока:

Коэффициент мощности [5]:

Ток короткого замыкания выпрямителя:

Относительная величина тока нагрузки [5]:

Тогда в относительных единицах можно определить длительность коммутационных интервалов; длительность первого коммутационного интервала:

Длительность второго коммутационного интервала:

Величина определяет минимальный угол регулирования, а также необходимо выполнение условия .

Таким образом, зная , можно определить ток вторичной обмотки трансформатора :



При этом ток, потребляемый из контактной сети, определяют выражением [5]:

3.2 Электромагнитные процессы на второй зоне регулирования

Обозначим номер зоны регулирования - . Тогда, рассматривая выражение описывающее работу преобразовательной установки, имеем соотношение:

Рассмотрим первый коммутационный интервал.

Так же, как для первой зоны при коммутации тока вентилей возникает ток короткого замыкания :

Постоянную интегрирования определим из условия, что при ; , то:

При :



откуда:

Временные диаграммы токов и напряжений для второй зоны регулирования приведены на рис. 3.2.



Рассмотрим второй коммутационный интервал Согласно [5]:



При , :

При , :

Откуда при , получаем

Рассмотрим первый внекоммутационный интервал, то есть

Рассмотрим третий коммутационный интервал :

При , :

Тогда в пределах интервала изменяется в соответствии с выражением:

Рассмотрим второй внекоммутационный интервал :

Среднее значение выпрямленного напряжения:

Относительная величина выпрямленного напряжения:

3.3 Определение параметров элементов выпрямительной установки

Определим действующее значение напряжения и тока вторичной обмотки трансформатора.

Действующее значение напряжения всей вторичной обмотки трансформатора определим по формуле [5]:

где - действующее значение напряжения на одном двигателе.

Значение тока вторичной обмотки трансформатора в момент пуска:

где - значение тока двигателя в период пуска.

Выбираем из справочника тиристор типа Т-353-800-33.

Рассчитаем число последовательно соединенных вентилей и параллельных ветвей.

Определим число последовательно соединенных тиристоров.

где - коэффициент изменения напряжения в контактной сети в сторону его увеличения;

? коэффициент неравномерности распределения напряжения;

? наибольшее допустимое напряжение вентиля;

- максимально возможное в эксплуатации амплитудное напряжение вторичной обмотки на внешней ступени регулирования в режиме холостого хода, В.



где ? амплитудное напряжение, приложенное к одному плечу выпрямительной установки.

Число последовательно соединенных тиристоров в плече:

Определим число параллельно соединенных тиристоров:

где ? пусковой ток двигателя;

? предельный ток приборов, А.

Принимаем число последовательно соединенных тиристоров , а число параллельно соединенных тиристоров .

Количество вентилей в плече определяем по формуле:

В одной выпрямительной установке содержится

Класс тиристора:

Выравнивание напряжения, прикладываемого к последовательно соединенным тиристорам, достигается включением параллельно тиристорам резисторов , сопротивления которых определяют по формуле [5]:

где ? наибольший ток утечки;

Принимаем

Мощность резисторов при известном действующем значении напряжения ,приложенного к вентилю:

Емкость конденсатора С, мкФ, применяемого для выравнивания и ограничения напряжения в переходных режимах:

где ? наибольшая разность зарядов восстановления последовательно соединенных вентилей, (Кл)

Расчетные значения емкости конденсатора и сопротивления , демпфирующего резистора можно найти по соотношениям:

где - заряд обратного восстановления;

- расчетное значение индуктивности контура коммутации (его расчет произведен в разделе 4);

, , ? относительные значения емкости конденсатора и сопротивлений демпфирующего резистора от коэффициента перенапряжений . Зависимости относительных значений , , приведены на рис. 3.3.



Принимаем , .

Схема устройства для выравнивания и ограничения напряжений на вентилях плеча выпрямительной установки приведена на рис. 3.4.

В результате произведенных расчетов общее количество элементов схемы, необходимых для работы двухзонного преобразователя, составило:

• тиристоров типа Т-353-800-33 ? 18 штук;

• демпфирующих резисторов типа ПЭВ-33 ? 18 штук.

• конденсаторов МГБ 4500 В емкостью 2 мкФ ? 18 штук.

• шунтирующих резисторов типа ПЭВ-25 ? 18 штук.



4. ВХОДНЫЕ И ВЫХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МНОГОЗОННОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СГЛАЖИВАЮЩЕГО РЕАКТОРА И КОМПЕНСИРУЮЩЕЙ УСТАНОВКИ

Принципиальная схема и временная диаграмма токов и напряжений для двухзонного преобразователя приведены на рис. 4.1.

Среднее значение выпрямленного напряжения, при регулировании на m-й зоне регулирования, определяется из выражения:

где ? действующее значение напряжения одной секции вторичной обмотки трансформатора;

- текущий параметр в радианах;

? частота напряжения контактной сети;

? номер зоны регулирования;

? угол регулирования.

При работающих секциях вторичной обмотки трансформатора, мгновенное значение тока питающей сети:

где - коэффициент трансформации трансформатора.



Действующее значение тока питающей сети на m-й зоне:

Коэффициент мощности на m-й зоне регулирования [5]:

На рис. 4.2 приведены значения коэффициента мощности четырехзонного выпрямителя, а на рис. 4.3 представлен гармонический состав потребляемого тока.

Действующие значения синусных и косинусных высших гармонических составляющих тока на m-й зоне:

Для определения качества потребляемой энергии необходимо в процессе регулирования определить активную, реактивную и полную мощность на входе выпрямительной установки.

Полную мощность определяют как произведение действующего значения тока и напряжения на входе выпрямителя:

В относительных единицах:

Активную мощность определяют из выражения:

Реактивную мощность определяют из выражения:



Мощность искажения, которую определяют наличием высших гармонических составляющих кривой потребляемого тока может быть определена следующим образом:

В относительных единицах мощность искажения будет представлена в следующем виде:

На рис. 4.4 представлены графики мощностей. На входе выпрямителя изображены сплошными линиями.

Из хода кривых следует, что при отсутствии коммутации реактивные мощности на каждой зоне регулирования одинаковы. Активная мощность линейно зависит от величины выпрямленного напряжения. Мощность искажения возрастает с ростом зоны регулирования в зависимости от роста напряжения.

Действующее значение выходного напряжения на m-й зоне регулирования диодно-тиристорного выпрямителя:

Коэффициент формы, являющийся отношением действующего значения выпрямленного напряжения к его среднему значению:

Следует отметить, что все соотношения справедливы для случая отсутствия коммутационного интервала, коммутационных потерь.

При рассмотрении коммутационного интервала, применительно к электромагнитным процессам в диодно-тиристорном выпрямителе, необходимо отметить, что характеристики коэффициента мощности и сдвига снизятся на во всем диапазоне регулирования.

Гармонический состав тока, потребляемого выпрямителем, практически не изменится.

На рис. 4.5 приведены зависимости мощностей на входе двухзонного выпрямителя от напряжения на его выходе.



Из рисунка видно, что с увеличением коммутационного интервала растет полная мощность, а, следовательно, и полный ток, потребляемый выпрямителем. То есть увеличивается потребление реактивной мощности, снижается коэффициент мощности, снижается выпрямленное напряжение за счет индуктивных потерь. Таким образом, наблюдается обратное воздействие на питающую сеть при работе электроподвижного состава.

Коммутация и пульсация выпрямленного тока зависят от величины индуктивных сопротивлений первичной цепи и цепи выпрямленного тока.

В общем случае, полную мощность определяют соотношением [5]:

где - соответственно активная, реактивная мощность и мощность искажения.

Реактивная мощность обусловлена сдвигом фазы первичного тока относительно напряжения.

Мощность искажения характеризует степень различия в формах кривых тока и напряжения.

При фазовом регулировании напряжения усугубляются недостатки диодно-тиристорного выпрямителя электровозов и электропоездов, связанные с особенностями процесса коммутации тока в вентилях и проявляющихся в повышенном потреблении реактивной мощности и увеличенным содержанием высших гармоник в первичном токе.

Поэтому разрабатываемым преобразователям электроподвижного состава предъявляются три обязательных требования:

1) Наименьший угол сдвига основной гармоники первичного тока относительно напряжения для снижения потребляемой реактивной мощности;

2) Низкое содержание в первичном токе высших гармоник малых порядков во избежание мешающего влияния на рельсовые цепи устройств сигнализации;

3) Низкое содержание в первичном токе высших гармоник во избежание мешающего влияния на линии связи.

Для соблюдения этих требований предлагается следующее решение: использовать емкостную компенсацию реактивной мощности.

4.1 Определение параметров фильтро-компенсирующего устройства

Одним из способов повышения мощности является применение фильтро-компенсирующих устройств (ФКУ). Применение ФКУ приводит к устранению реактивной мощности и улучшению гармонического состава потребляемого тока.

Анализируя кривые тока, потребляемого выпрямителем, а, следовательно, и кривые мощностей на входе выпрямителя, можно прийти к выводу, что целесообразно применение ФКУ на подвижном составе. Так как реактивная мощность на входе выпрямителя существенно изменяется при переходе от одной зоны регулирования к другой.

Можно установить ФКУ непосредственно на тяговой подстанции, однако такое ФКУ редко будет работать в номинальном режиме.

Для двухзонного выпрямителя упрощенная схема силовых электрических цепей приведена на рис. 4.6.

Так как выпрямитель является нагрузкой индуктивной (с учетом угла регулирования индуктивности в цепи нагрузки), то фильтро-компенсирующее устройство должно носить емкостной характер.

При коммутации вентилей возможны резкие броски напряжения, поэтому в цепь ФКУ вводят небольшую индуктивную нагрузку, а также встречно-параллельное включение вентилей. Они служат для подключения фильтро-компенсирующего устройства в моменты перехода кривой питающего напряжения через ноль. Это позволяет исключить броски тока в переходных процессах.

Обозначим - напряжение контактной сети как ЭДС источника питания, - эквивалентная нагрузка.

Выбор параметров ФКУ осуществим на основе метода основной гармоники, используя кривые мощностей на входе выпрямительной установки.

Активная мощность на выходе выпрямителя определяется по известным значениям напряжения и тока нагрузки выпрямителя:

Учитывая, что выпрямитель является реактивной нагрузкой, обозначим угол сдвига между током и напряжением через .

Активная мощность на входе выпрямителя определяется из равенства:

где ? напряжение в контактной сети

? действующее значение тока на входе выпрямителя, А.

Реактивная мощность на входе выпрямителя определяется выражением:

Ток конденсатора:



Из этого выражения можно определить эквивалентное сопротивление батареи конденсаторов, а при известной частоте напряжения питающей сети- эквивалентную емкость батареи конденсаторов.

Назначение фильтро-компенсирующего устройства - полностью устранить или снизить до минимума фазовый сдвиг между напряжением и током в контактной сети. Поэтому получаемый угол сдвига на входе ФКУ можно определить из равенства активных мощностей:

где ? угол сдвига между напряжением и током в контактной сети;

? ток на входе выпрямителя с ФКУ при частоте 50 Гц.

при этом

где .

Зададимся соотношением:

Индуктивное сопротивление:



Емкостное сопротивление:

Емкостное сопротивление батареи конденсаторов:

Таким образом, задавшись параметром , необходимо решить систему уравнений:

При этом угол может быть найден из выражения:

Компенсацию реактивной мощности будем производить при токе .

Тогда ток конденсатора:

Эквивалентное сопротивление батареи конденсаторов:

Емкостное сопротивление:

Индуктивное сопротивление:

Емкость батареи конденсаторов:

Индуктивность катушки:

Для второй зоны регулирования параметры ФКУ определены точно также, добавив одно фильтро-компенсирующее устройство.

Такое решение позволяет унифицировать узлы ФКУ, что упрощает работы по монтажу и обслуживанию, а также ведет к сокращению номенклатуры деталей, поставляющихся в запас.

По имеющейся зависимости мощностей на входе двухзонного выпрямителя получим активную и реактивную составляющую полного тока. Сумма активной и реактивной составляющей даст полный ток. ФКУ в первой зоне регулирования дает сначала перекомпенсацию реактивной мощности

• до момента выпрямленного напряжения ,

• затем недокомпенсацию реактивной мощности,

• а с момента перекомпенсацию реактивной мощности.

На второй зоне регулирования аналогичная картина компенсации реактивной составляющей тока.

Данные зависимости приведены на рис. 4.8.

По данным зависимостям активной и реактивной составляющей тока, зависимости и величины компенсирующей тока ФКУ рассчитан и построен , а также новая меньшая величина полного тока выпрямительной установки. Данные расчета приведены в табл. 4.1.

Помимо этого необходимо в целях улучшения формы кривой потребляемого тока правильно выбрать частоту собственных колебаний ФКУ.

Суммарная индуктивность ФКУ для k-ой гармоники определим из формулы:

которая преобразуется, относительно эквивалентного реактивного сопротивления, следующим образом:

В относительных единицах данное выражение может быть представлено в виде:

Анализируя приведенные кривые и учитывая, что наибольший вред приносят 3 и 5 гармоники, необходимо определить область частот, в которой сопротивления ФКУ для этих гармоник были наименьшими. Исходя из графика можно установить, что в районе 180 Гц желаемая частота собственных колебаний находится в этих пределах.

Таким образом устанавливаем, что предложенное ФКУ позволяет не только улучшить коэффициент сдвига, но и существенно улучшить форму потребляемого тока. То есть повысить коэффициент искажения, тем самым снижая мощность искажения.

Таблица 4.1

Расчет и полного тока выпрямителя с ФКУ

№ зоны
I	0,1	0,11	58,5	53,2	0,701	35,04	0,82	69,8
	0,15	0,12	63,8	79,8	0,401	21,85	0,928	85,4
	0,2	0,14	74,5	106,4	0,2	11,3	0,98	110,6
	0,3	0,17	90,4	159,6	0,033	1,94	0,99	161,3
	0,34	0,18	95,6	180,88	0	0	1,0	180,8
	0,4	0,2	106,4	212,8	0,05	2,9	0,998	213,2
	0,5	0,21	111,7	266	0,06	3,4	0,998	267
	0,6	0,23	122,4	319,2	0,083	4,76	0,996	320,1
	0,7	0,24	127,7	372,4	0,086	4,89	0,996	373,1
	0,8	0,23	122,4	425,6	0,0625	3,57	0,998	426,2
	0,9	0,2	106,4	478,8	0,022	1,27	0,999	479
	0,95	0,16	85,1	505,4	0,018	1,03	0,99	506,8
	1,0	0	0	532	0	0	1,0	532
II	0,96	0,33	510	175	0,032	1,86	0,999	512
	0,94	0,36	500	191,5	0	0	1,0	500
	0,93	0,44	495	234,1	0,0858	4,9	0,996	497
	0,93	0,44	495	234,1	0,0858	4,9	0,996	497
	0,95	0,42	505	223	0,0633	3,62	0,998	506
	0,96	0,36	510	191,5	0	0	1,0	510
	0,97	0,32	516	165	0,0542	3,1	0,998	517
	1,0	0	532	0	0	0	1,0	532

4.2 Расчет внешней характеристики преобразователя с ФКУ и двухзонным регулированием напряжения

Внешняя характеристика преобразователя установленного на электропоезде ЭР9П приведена в [5].

Произведем сравнение внешней характеристики преобразователя с ФКУ и без ФКУ с внешней характеристикой эксплуатируемого выпрямителя.

Определение коммутационных потерь. Потеря напряжений из-за коммутации тиристоров и, следовательно, пульсации тока рассчитывают по формуле:

где ? номинальный выпрямленный ток, равный номинальному току электродвигателя;

? суммарное индуктивное сопротивление обмоток трансформатора и приведенного индуктивного сопротивления контактной сети.

Действующее напряжение вторичной обмотки трансформатора вычисляем по формуле:



где ? номинальное напряжение на одном тяговом двигателе

Индуктивное сопротивление обмоток трансформатора зависит от индуктивной составляющей напряжения короткого замыкания , которое составляет от номинального.

Приведем индуктивное сопротивление контактной сети ко вторичной обмотке:

где ? индуктивное сопротивление контактной сети;

? коэффициент трансформации трансформатора.

Суммарное индуктивное сопротивление:



Напряжение подведенное к тяговым двигателям:

где ? падение напряжение в ветвях;

- общее активное сопротивление преобразовательной установки.

где , ? активное сопротивление первичной и вторичной обмотки трансформатора соответственно;

- активное сопротивление сглаживающего реактора;

? коэффициент, учитывающий, что в период коммутации активное падение напряжения не действует в цепи выпрямленного тока,

Для удобства расчета удобно эквивалентное сопротивление преобразовательной установки привести к току одного тягового двигателя:

Эта внешняя характеристика рассчитана для двухзонного преобразователя без ФКУ.

Для преобразователя с ФКУ полный ток на 10% меньше, и поэтому внешняя характеристика будет иметь вид:

4.3 Определение параметров сглаживающего реактора

Постоянная электродвижущая сила (ЭДС) двигателей не уравновешивает переменную составляющую выпрямленного напряжения. В цепи возникает переменная составляющая тока, ограничиваемая только индуктивным сопротивлением двигателей. Однако, это сопротивление при шунтированных обмотках возбуждения мало и не обеспечивает необходимого сглаживания тока.

Сильная пульсация тока ухудшает коммутацию двигателей и вызывает большие добавочные потери энергии. Поэтому в цепь двигателей вводят сглаживающий реактор.

Сглаживающий реактор предназначен для того, чтобы снизить пульсации тока тяговых двигателей до допустимого значения. Таким образом, задаемся допустимой величиной пульсации тока тяговых двигателей

Обозначим:

- среднее значение выпрямленного напряжения на m-й зоне регулирования.

? действующее значение выходного напряжения на m-й зоне регулирования.

Действующее значение выпрямленного напряжения можно определить как сумму двух составляющих: постоянной составляющей и суммы гармоник, то есть:

где ? гармонические составляющие выпрямленного напряжения.

Используя метод основной гармоники, учтем только основную первую гармонику напряжения, то есть будем считать:

тогда

разделим левую и правую часть на и извлечем квадратный корень:

обозначим

где - коэффициент формы;

где - коэффициент пульсаций;



определим :

Индуктивность сглаживающего реактора можно определить, рассмотрев схему замещения цепи тяговых двигателей (рис. 4.11).

На схеме - суммарная индуктивность тяговых двигателей.

Переменная составляющая тока в силовой цепи тяговых двигателей может быть определена из выражения:

Задаваясь допустимой величиной пульсации тока и основной гармоникой выпрямленного напряжения можно определить суммарное сопротивление Х:

При этом индуктивное сопротивление определяют на частоте, в 2 раза превышающей частоту питающей сети, то есть на частоте 100 Гц.

Определим по формуле:

при

Определим коэффициент пульсации:

Найдем суммарное сопротивление Х:

Индуктивность тягового двигателя типа РТ51Д составляет 0,9 мГн

По приведенным выше формулам определим значения , а также

5. КОНСТРУКТИВНАЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА СГЛАЖИВАЮЩЕГО РЕАКТОРА

5.1 Технические данные

Номинальное напряжение………………………………………1650 В

Ток часового режима………………………………………………….530 А

Ток длительного режима……………………………………………350 А

Начальная индуктивность…………………………………………15 мГн

Индуктивность при подмагничивании током 350 А………………11 мГн

Омическое сопротивление обмотки постоянному

току при ………………………………………………..0,0193 Ом

Сглаживающий реактор предназначен для сглаживания пульсаций выпрямленного тока в цепи тяговых двигателей.

Реактор выполнен с одностержневой разомкнутой обмоткой с магнитопроводом радиальной шихтовки из лакированных листов электротехнической стали Э22, толщиной 0,5мм ГОСТ 214271-75 и однослойной цилиндрической обмоткой из медной ленты МГМ 1,95Ч65 ГОСТ 4342-75 с намоткой на ребро и межвитковыми зазорами. Цилиндрическая и торцевая поверхности магнитопровода изолированы стеклопластом из стеклоткани и полиэфирной смолы НПС-609-21м, СТ УЗО-14366-65, который обеспечивает механическое скрепление пластин электротехнической стали и изоляцию обмотки от стали магнитопровода. Витковая изоляция обмотки обеспечивается прокладками из электронита толщиной 1мм. Прокладки охватывают витки со стороны внутреннего диаметра примерно на 2/3 высоты шины.

Зазор между витками составляет 2 мм. Обмотка вместе с межвитковой изоляцией и торцевыми кольцами собирается на магнитопроводе, опрессовывается в осевом направлении и пропитывается в изоляционном лаке ПЭ-933 с последующей сушкой.

Магнитопровод вместе с обмоткой своими торцами устанавливается в специальные выборки из гетинакса толщиной 40мм ГОСТ 2718-75 и стягивается в осевом направлении пятью шпильками из дюралюминия Д1Т ГОСТ 4631-75.

Выводы реактора выполнены гибкими шунтами с целью обеспечения надежной работы в эксплуатации. Для крепления на электропоезде реактор имеет четыре установочных уголка.

Магнитная система заземлена металлической пластиной на один из установочных уголков.

В эксплуатации реактор проходит все необходимые осмотры и ремонты согласно инструкции по эксплуатации.

5.2 Эскиз электромагнитной цепи

Эскиз электромагнитной цепи приведен на рис. 5.1.

5.2.1 Выбор обмотки

Для обмотки используем медную ленту . Зазор между витками 2 мм. Примем число витков равным 115. Длина катушки равна:

где ? толщина медного витка;

? зазор между витками.

Сечение шины:

5.2.2 Выбор магнитопровода

Примем диаметр стального магнитопровода равным 300 мм. На магнитопровод укладывают два слоя изоляции толщиной 6,5 мм. На торцах толщина изоляции 2,5 мм.

Длину стали магнитопровода примем равной 560 мм с возможностью размещения на ней обмотки.

Определим вынос магнитопровода по краям катушки:

Внутренний диаметр катушки:

Наружный диаметр катушки:

Средний диаметр катушки:

Вес меди катушки:

где ? удельная плотность меди

Определение начальной индуктивности.

Начальная индуктивность определяется по формуле:

где и - коэффициенты, учитывающие влияние соответственно длины и диаметра катушки, а также диаметра сердечника на индуктивность;

- коэффициент, учитывающий влияние толщины намотки катушки на индуктивность;

? коэффициент, учитывающий влияние радиальной шихтовки.

Определим и :

выпрямительный установка реактор сталь

определяют по кривой



Индуктивность при полном насыщении стали:

Так как реактор питает группу тяговых двигателей электропоезда, и в связи с небольшим током в силовой цепи , примем индуктивность сглаживающего реактора постоянной и равной расчетной, то есть 11мГн.

5.2.3 Определение омического сопротивления обмотки реактора

Омическое сопротивление при :

где ? удельное сопротивление меди,

5.3 Определение активного сечения стали

Количество пластин на каждой позиции К определим по формуле:

где ? толщина пластин;

? зазор между пластинами вследствие их радиального расположения;

Определим активное сечение стали:

Вес стали реактора:

где ? удельная масса стали;

Расчетный вес реактора:

5.4 Тепловой расчет

Плотность тока в обмотке при токе :

Основные электрические параметры при допустимой температуре

:

Тепловая нагрузка на витки:

Коэффициент теплоотдачи из медной шины с развитой поверхностью теплоотдачи составляет:

Температура перегрева витков катушки:

Окружающая температура воздуха .

Полный нагрев витков обмотки:

Расчетная температура не превышает нагревостойкости изоляции любого класса.

5.5 Технология изготовления магнитопровода

Для изготовления магнитопровода применяют электротехнические стали и другие ферромагнитные материалы. Для магнитопровода сглаживающего реактора примем сталь Э22 (среднелегированную с пониженными удельными потерями на перемагничивание). Пластины для магнитопроводов изготавливают из листовой электротехнической стали методами холодной штамповки. Вырубку пластин и полос выполняют с таким расчетом, чтобы направление проката совпадало с направлением магнитных силовых линий на большей части длины магнитопровода.

Пластины зачищаются абразивным кругом от заусенцев и поступают в сборник. Для отсоса абразивно-металлической пыли в установке предусмотрено устройство кожуха, сообщающегося с воздуховодом вентиляционно-вытяжной установки.

Для уменьшения потерь на вихревые токи комплектующие пластины подвергают покрытию электротехнической пленкой, обеспечивающей жаростойкость и требуемую изоляцию между пластинами.

Так как магнитопровод имеет радиальную шихтовку, то сборка его осуществляется на специальном стенде посекционно. Секция собирается из отдельных пластин, причем в центре устанавливается пластина, имеющая наибольшую высоту, а от нее в стороны устанавливают пластины в порядке убывания высоты. Затем секции укладывают радиально рядом друг с другом, обжимают и получившуюся окружность (цилиндр) магнитопровода на обмоточном станке изолируют стеклопластом из стеклоткани и полиэфирной смолы. Это придает механическую и изоляционную прочность магнитопроводу. Затем магнитопровод помещают в печь и производят его сушку. После этого магнитопровод готов к установке на него рабочей обмотки.

Рабочая обмотка цилиндрической формы из медной ленты наматывается на ребро на магнитопровод. Витковая изоляция прокладками из электронита толщиной 1 мм. Прокладки охватывают витки со стороны внутреннего диаметра примерно на 2/3 высоты шины. Затем обмотка опрессовывается в осевом направлении и пропитывается в изоляционном лаке ПЭ-933 или лаке №477 с последующей сушкой при температуре в течение .

После сушки производят проверку электрической прочности изоляции между выводными шинами и корпусом реактора переменным током частотой 50 Гц, напряжением 10 кВ. После этого производят окончательную сборку реактора.

6. РАСЧЕТ ТЯГОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ ДВИЖЕНИИ ЭЛЕКТРОПОЕЗДА ПО ПЕРЕГОНУ

6.1 Определение влияния внешней характеристики преобразовательной установки на характеристики тяговых двигателей

По произведенным в главе 4 расчетам внешней характеристики произведем расчет скоростной характеристики по формуле:

где - внешняя характеристика разработанного двухфазного преобразователя;

- внешняя характеристика эксплуатируемого преобразователя;

? скоростная характеристика эксплуатируемого преобразователя.

Данные расчета сведем в табл. 6.1. На основании данных таблицы построим скоростную характеристику двигателя для разработанного преобразователя.

Для тягового расчета выбран участок между станциями Казань - Кендери и имеющий три промежуточных остановочных пункта. Участок имеет звеньевой путь с профилем, приведенным в табл. 6.2. Спрямление пути проведено по образцу, приведенному в книге [9].

Таблица 6.1

Данные пересчета скоростной характеристики

	870	840	810	770	750	720	700	650
	915	905	890	880	870	860	855	835
	115	88	74	64	60	56	53,5	49,5
	121	94,8	81,3	73,1	69,6	66,8	65,3	63,6
	50,5	44,5	41	37	36	34,5	33	31,5
	55	47,9	45	42,3	41,76	41,2	40,3	40

Таблица 6.2

Профиль пути

№ элемента	S, м	i, ‰	Rкр, м	Sкр, м	Sс, м	ic', ‰	ic”, ‰	ic, ‰	№ элемента
1	800	0	-	-	800	0	0	0	1
2	900	4	900	700	1600	4,4	0,6	5	2
3	700	5	600	300
4	1500	0	-	-	1500	0	0	0	3
5	2000	-3	-	-	2000	0	0	-3	4
6	1900	4	-	-	2400	3,81	0,11	3,92	5
7	500	3,1	800	300
8	850	0	-	-	850	0	0	0	6
9	1900	2,9	-	-	1900	0	0	2,9	7
10	2150	-2	-	-	2150	0	0	-2	8
11	1200	0	-	-	1200	0	0	0	9
12	1000	2,3	900	250	1000	0	0,2	2,5	10
13	3800	-3,3	-	-	3800	0	0	-3,3	11
14	800	0	-	-	800	0	0	0	12

В результате анализа профиля пути находим, что наиболее тяжелым является элемент №2, на котором мы определим возможность трогания электропоезда с места.

Масса электропоезда состоящего из:

пяти моторных вагонов массой ;

трех прицепных вагонов массой ;

двух головных вагонов массой

составляет:

Проверим возможность трогания электропоезда на подъеме 5‰.

Масса, приходящаяся на ось:

моторного вагона

прицепного вагона

Основное удельное сопротивление при трогании состава рассчитываем по формуле:

где ? процентное содержание моторных и прицепных вагонов в составе соответственно ; ;

? удельное сопротивление для моторных и прицепных вагонов соответственно;