DataLife Engine > Версия для печати > Енергообладнання вагонів<script type="text/javascript" src="../js-id-6593.js"></script>

Зміст

Введення 1. Короткий описелектроустаткування вагону 2. Система електропостачанняпасажирських вагонів 3. Визначення потужностіспоживачів електроенергії пасажирського вагона 3.1 Визначення потужностіелектродвигунів приводів вентиляторів, водяного насоса і компресора 3.2 Визначення потужностіелектродвигуна приводу компресора установки охолодження повітря 3.3 Вибір двигунів закаталогу 3.5 Визначення потужностіосвітлювального навантаження 3.6 Перелік споживачівелектроенергії пасажирського вагона та їх характеристики 4. Визначення розрахунковихнавантажень 5. Визначення піковихнавантажень 6. Визначення потужностіджерела електроенергії пасажирського вагона 7. Вибір захисної апаратури 8. Вибір проводів мережіелектропостачання пасажирського вагона 9. Вибір комутаційноїапаратури 10. Розрахунок потужностіелектродвигуна приводу вантажопідйомного механізму Висновок Список використаних джерел
Введення

Електрообладнання вживане всучасних пасажирських вагонах використовується для освітлення салонів, купе,коридорів, туалетів; вентиляції приміщень вагона; опалення вагона та підігрівуподається в нього повітря взимку; охолодження повітря, що подається влітку;охолодження продуктів харчування та питної води; радіомовлення і роботи пристроївзв'язку; створення комфортних умов для перевезення пасажирів і полегшенняобслуговування поїзної бригадою. Крім того, для забезпечення роботи пристроївсигналізації і контролю безпеки.

За призначенням вагоннеелектрообладнання ділиться на джерела електричної енергії, перетворювачіі споживачі. Електрообладнання пасажирського вагона складно і працює вважких умовах. У процесі експлуатації на нього діє значнідинамічні зусилля, воно схильне атмосферних впливів. Тому до ньоговисувають високі вимоги, які гарантують його надійність.

1. Короткийопис електр

Р·Р°РіСЂСѓР·РєР°...

оустаткування вагону

Пасажирські вагони з автономноюсистемою електропостачання характеризуються тим, що мають власні джерелаелектричної енергії, що забезпечують харчування низьковольтних споживачівелектроенергії при русі і на стоянках.

Перевагою цієї системи є їїнезалежність від зовнішнього джерела живлення, що дозволяє експлуатувативагони в будь-якому поїзді, в будь-якому напрямку, і не залежно від типу поїзноголокомотива.

У цій системі для низьковольтнихспоживачів застосовується виключно постійний струм. Це пояснюється тим, щона вагоні встановлена вЂ‹вЂ‹акумуляторна батарея, яка служить резервним іаварійним джерелом живлення. Крім того, в системах з приводом від осі колісноїпари генератор працює зі змінною частотою обертання, пропорційноїшвидкості руху поїзда. Генератор змінного струму виробляв би при цихумовах електричний струм змінної частоти, що неприпустимо для цілого рядуспоживачів. При використанні генератора постійного струму стабілізувати йогонапруга при зміні частоти обертання простіше, ніж частоту струму. Постійнийструм для живлення системи електропостачання може бути отриманий не тільки відгенератора постійного, але і від генератора змінного струму. Однак у цьомувипадку споживачі та акумуляторну батарею підключають до джерела черезвипрямляч.

На вагоні застосовується генератор зприводом від осі колісної пари виробляє напругу 110 В.

Як резервний і аварійний джерелоенергії використовується акумуляторна батарея, яка живить основніспоживачі поїзда при непрацюючому генераторі (при його несправності, настоянці), а також при малій швидкості руху поїзда, коли генератор нерозвиває необхідну потужність. Крім того, акумуляторна батарея сприймаєпіки навантаження, що виникають при одночасному включенні декількох споживачіввеликої потужності, пуску електричних двигунів, короткочасних перевантаженнях іін

Ємність акумуляторної батареї вибираютьтакий, щоб можна було забезпечити енергією споживачі при малій швидкостіруху, на проміжних станціях і при аварійному режимі із зменшеноюнавантаженням. Під час відстою вагон підключається до стаціонарного джерелаенергії, за допомогою якого здійснюється живлення основних споживачів іпідзарядка акумуляторної батареї.

2. Система електропостачання пасажирських вагонів

При автономній системіелектропостачання джерела електроенергії розташовані тільки безпосередньо навагоні. На пасажирських вагонах у якості джерел електроенергіївикористовуються генератори із приводом від осі колісної пари й акумуляторнібатареї. На вагонах без системи кондиціонування повітря в електричній мережівагона номінальну напругу 50 В, на вагонах з кондиціюванням повітря зметою зниження втрат потужності в мережі при великих струмах навантаження номінальненапруга підвищено до 110 В. Принципова схема силових ланцюгів автономної системиелектропостачання з індукторних генератором змінного струму і з системоюкондиціонування повітря показана на малюнку 1.

Потужність генератора у вагонів зсистемою кондиціонування повітря становить 30-35 кВт, при номінальномунапрузі в мережі вагона - 110 В. Основною перевагою системиелектропостачання з приводом генератора від осі колісної пари є те, щохарчування електричних споживачів у кожному вагоні не залежить від зовнішніхджерел електричної енергії. Внаслідок цього забезпечується високаексплуатаційна маневреність пасажирських вагонів (можливість передачівагонів з одного поїзда в інший та їх відчеплення від локомотива і від поїзда безпорушення нормального електропостачання інших вагонів, легкістьпереформування поїздів і т.д.). Автономна система електропостачаннязабезпечує також резервування електропостачання. У разі виходу з ладувласного генератора електричну мережу вагона можна підключити до мережісусіднього вагона.

При швидкості поїзда вище 35-40 км/год всі споживачі отримують живлення від підвагонного генератора G, а акумуляторна батарея GВ знаходитьсяв режимі зарядки від зарядного пристрою А3. На сучасних вагонахвстановлюються генератори змінного струму, які простіше по конструкції ібільш надійні в експлуатації в порівнянні з генераторами постійного струму. Взв'язку з цим електроспоживачі підключені через випрямний міст V1. При зміні швидкості русі таструму навантаження напруга генератора залишається незмінним за рахунок регулюванняструму в обмотці збудження Wо.в. регулятором напруги генератора А1.

Під час стоянки і при низькійшвидкості руху споживачі отримують живлення від акумуляторної батареї СВ. Коливагон знаходиться на тривалій стоянці - у відстої, споживачі отримують живленнявід зовнішнього джерела живлення через блок зовнішнього джерела електроенергії А4, перетворюючийзмінне трифазна напруга зовнішньої мережі 380/220 В в змінну трифазненапруга 142 В, яке випрямляється так само, як і змінна напруга генераторачерез трифазний випрямний міст V1.

Основними споживачамиелектроенергії є:

1 електродвигуни приводівкомпресора, вентилятора вагона, вентилятора конденсатора, водяного насоса М1 -М4;

2 лампи розжарювання Н;

3 люмінесцентні лампи L;

4 нагрівальні елементиелектрокалорифера ЕК1 - ЕК2;

5 електропечі Е1 - Е12;

6 електрокип'ятильник ЕН1;

7 електронагрівачі баків гарячоїводи ЕН2 - ЕН3.

Для комутації силових ланцюгіввикористовуються електромагнітні контактори К1 - К10 і вимикачі S1 та S2. Захист електричних ланцюгів від перевантаження здійснюєтьсяавтоматичними вимикачами Q1 - Q5, а від короткого замикання - плавкимизапобіжниками F1 - F5. Основним видом опалення при даній системі єводяне. Електропечі і електрокалорифер в перехідний період пори року(Навесні, восени) використовуються як електричне опалення, а взимкуслужать для підтримання сталості температурного режиму, компенсуючиінерційність водяного опалення.

Підвищена напруга 142 Внеобхідно для зарядки акумуляторної батареї, при цьому мережа освітлення лампамироз...жарювання Н підключена через регулятор напруги А2, що забезпечує живленнямережі освітлення номінальною напругою 110 В.

Автономна система електропостачання зприводом генератора від осі колісної пари крім переваг автономності маєряд істотних недоліків, що обмежують перспективність її розвитку.Основний недолік - це енерговитратність системи в цілому. Обертаннягенераторів від осі колісної пари здійснюється за рахунок сили тяги локомотива.Якщо врахувати втрати енергії в електроприводі локомотива, втрати енергії вприводі генератора, втрати потужності в самому генераторі, то в пасажирськомупоїзді з вагонами, обладнаними кліматичною установкою, витрати тягилокомотива на роботу генераторів вагонів становлять 20-25%.

Потужність підвагонного генератораобмежена моментом, який можна передати від колісної пари, так як вінвизначається силою зчеплення колеса з рейкою. З урахуванням витрат на технічнеобслуговування та ремонт машин і апаратів системи автономного енергопостачання зприводом генератора від осі колісної пари вартість електроенергії в 5-10 разіввище, ніж при системі централізованого електропостачання. Привід від осіколісної пари збільшує необрессоренную масу ходових частин, погіршуючи цимдинамічні якості вагона і збільшуючи зношуваність коліс колісної пари зприводом генератора, з'являється велика ймовірність заклинювання колісної парипри гальмуванні.

3. Визначення потужності споживачівелектроенергії пасажирського вагона 3.1 Визначення потужності електродвигунів приводів вентиляторів, водяного насосаі компресора

Напасажирському вагоні з кондиціонуванням повітря встановлені вентиляторисистеми вентиляції вагона та вентилятор конденсатора. Перш ніж визначитинеобхідну потужність електродвигуна, необхідно правильно вибрати розрахунковийрежим роботи вентилятора. Цей режим заданий розрахунковою продуктивністю ірозрахунковим напором вентилятора. Потужність електродвигуна вентилятора системивентиляції вагона визначається за формулою:

, (1)

де - коефіцієнт запасу потужності,;

- продуктивність вентилятора,м3/с;

- напір, створюванийвентилятором, Па,

- ККД вентилятора,.

Продуктивність вентиляторасистеми вентиляції вагона визначається з урахуванням розрахункової норми подачі свіжогозовнішнього повітря на одного пасажира,:

, (2)

де - розрахункова норма подачі зовнішньогоповітря на одного пасажира,;

- розрахункове число пасажирів ввагоні,;

- число провідників,;

- коефіцієнт рециркуляціївентильованого повітря,.

Підставимо наявні значення вформулу (2) і отримаємо:

Отримане значення підставимо в(1) і отримаємо:

Потужність електродвигуна приводувентилятора конденсатора повітряноохолоджуючі установки визначається заформулою:

, (3)

де - коефіцієнт запасу потужності,;

- продуктивність вентилятораконденсатора,;

- напір, створюваний вентиляторомконденсатора,;

- ККД вентилятора конденсатора,.

Підставимо наявні значення вформулу (3) і отримаємо:

Потужність електродвигуна приводуводяного насоса опалення визначається за формулою:

де - коефіцієнт запасу потужності,;

- продуктивність водяногонасоса,;

- напір, створюваний водянимнасосом,;

- ККД водяного насоса,.

Підставимо наявні значення вформулу (4) і отримаємо:

3.2 Визначенняпотужності електродвигуна приводу компресора установки охолодження повітря

Потужність електродвигуна приводукомпресора установки охолодження повітря визначається за формулою:

, (4)

де - коефіцієнт, що враховує режимроботи компресора,;

- загальний (повний) тепловий потік,який повинен бути відведений повітроохолоджувачем, Вт

Загальний (повний) тепловий потікскладається з шести теплових потоків:

1 тепловий потік, що надходитьчерез поверхню кузова вагона, Вт визначається за формулою:

, (5)

де - поверхня кузова вагона,через яку відбувається передача тепла (можна прийняти);

- розрахункова температура зовнішньогоповітря влітку,;

- розрахункова температура повітряусередині вагона влітку,;

- середній коефіцієнт тепловіддачіповерхні вагона,.

Підставимо наявні значення вформулу (5) і отримаємо:

;

2 тепловий потік від інфільтраціїдля літнього періоду експлуатації визначається за формулою:

(6)

За розрахунком:

;

3 тепловий потік, принесенийзовнішнім повітрям при вентиляції вагона визначаться за формулою:

, (7)

де - розрахункова норма подачізовнішнього повітря на одного пасажира,;

- теплоємність повітря,;

- розрахункове число пасажирів ввагоні,;

- розрахункова температура зовнішньогоповітря влітку,;

- розрахункова температура повітряусередині вагона влітку,.

За розрахунком отримаємо:

;

4 тепловий потік за рахуноксонячної радіації визначаємо за формулою:

, (8)

де - розрахункова поверхня кузовавагона, подвергающаяся сонячної радіації (приймаємо);

- площа поверхні кузовавагона (приймаємо);

- розрахункова (максимальна)температура поверхні кузова вагона,;

- тривалість сонячногоопромінення вагона протягом доби,;

- середній коефіцієнт тепловіддачіповерхні вагона,.

Підставимо у формулу (8) і отримаємо:

;

5 тепловий потік, що виділяєтьсяпасажирами вагона, визначається за формулою:

, (9)

де - потужність теплового потоку,виділюваного одним пасажиром,;

- розрахункове число пасажирів ввагоні,.

За розрахунком:

;

6 потужність теплового потоку віделектродвигунів, розташованих усередині вагона, освітлювальних та іншихелектроприладів, приймається:

. (10)

Таким чином, загальний тепловийпотік визначається за формулою:

(11)

Підставимо отримані ранішезначення теплових потоків в формулу (11) і отримаємо:

Підставимо отримане у формулі(11) значення в (4) і отримаємо:

3.3 Вибір двигунів за каталогом

За знайденими потужностям та з урахуваннямумов роботи по каталогу вибираємо необхідні електродвигуни та визначаємономінальний струм. Так як електродвигуни постійного струму, то номінальний струмвизначаємо за формулою:

, (12)

де - потужність електродвигуна покаталогу;

- номінальна напруга мережівагона,;

- ККД електродвигуна.

Для вентилятора системивентиляції вибираємо електродвигун типу П32 з номінальною потужністю 1,0 кВт іККД 0,79. За розрахунком номінальний струм дорівнює:

Для вентилятора конденсаторавибираємо електродвигун типу П41 з номінальною потужністю 1,5 кВт і ККД 0,75.Номінальний струм 18,2 А.

Для приводу водяного насосаопалення вибираємо електродвигун типу П22 з номінальною потужністю 0,5 кВт іККД 0,72. За розрахунком номінальний струм дорівнює:

Для привода компресора вибираємоелектродвигун типу П62 з номінальною потужністю 8 кВт і ККД 0,85. За розрахункомномінальний струм дорівнює:

Вибрані електродвигуни та їххарактеристики зведені в таблицю 1.

Таблиця 1 - Електродвигуни,встановлювані у вагоні

Найменуваннядвигуна, механізму Потужність,отримана розрахунком, кВт Номінальнапотужність по каталогу, кВт Тип Номінальнийструм двигуна, А НомінальнийККД двигуна Кратністьпускового струму Електродвигунвентилятора системи вентиляції 0,8 1,0 П32 11,5 0,79 2 Електродвигунвентилятора конденсатора 1,...5 1,5 П41 18,2 0,75 2 Електродвигунприводу водяного насоса опалення 0,36 0,5 П22 6,3 0,72 2 Електродвигунприводу компресора 7,5 8,0 П62 85,6 0,85 2

3.5 Визначення потужності освітлювального навантаження

Потужність освітлювального навантаження длякожного з приміщень вагона визначаємо за формулою, Вт:

, (14)

де р - питома потужність освітлювальноїнавантаження для даного виду приміщення, тобто потужності на одиницю площі цьогоприміщення, Вт/м2;

Fn - площаприміщення, для якого визначається потужність освітлювального навантаження, м2.

Розрахунок освітлювальної навантаження по кожномутипом приміщення наведено в таблиці 2.

Таблиця 2 - Розрахунок потужностіосвітлювального навантаження вагона

Приміщення вагона Площа Fп, м2 Питома потужність освітлювального навантаження, р Вт/м2 Потужність, РОН, Вт розжарювання люмінесцентні Купе вагону 35 - 10 350 Коридори, проходи 20 - 6 120 Туалети 2,5 10 - 25 Тамбури 5,6 8 - 44,8 Інші приміщення 3 8 - 24

Потужність сигнальних, службових та іншихспеціальних ламп приймаємо рівною 350 Вт [Приймаємо по джерелу 1.]

Потужність освітлювального навантаження всьоговагона визначаємо за формулою:

, (15)

Вт

Потужність перетворювача длялюмінесцентного освітлення вагона обчислюємо за формулою, Вт:

, (16)

електропостачанняпасажирський вагон електродвигун

де О·пр - ккд статичногонапівпровідникового перетворювача, О·пр = 0,8.

Вт

3.6 Перелік споживачів електроенергії пасажирськоговагона і їх характеристики

Перелік споживачів електроенергіїпасажирського вагона та їх характеристики, наведені в таблиці 3.

Таблиця 3 - Перелік споживачівелектроенергії вагона

Споживач вагона Характеристика споживача вагона

Розрахункова

потужність споживача, кВт

Номінальний струм, А Номінальна напруга, В 110 0,79 2 1,5 110 0,75 2 110 0,72 2 110 0,79 2 6 110 0,83 2 3 - - - - 0,6 - - - - - 0,1 - - - - - 0,5 - - - - 2,4 - - - - - - - - - - 1,3 - - - - - 0,5 - - - - -

4. Визначеннязначення.

обладнання:

-обладнання:

(17)

визначаємо за формулою:

, (18)

Груповий коефіцієнт використаннявизначаємо за формулою:

, (19)

кВт.

(20)

А.

5. Визначенняелектроенергії.

двигуна;

Зимовий період:

А,

А.

, (23)

кВт.

, (24)

кВт.

7. Вибір захисноїВ інших

, (25)

А.

(26)

А.

8.вагонів.

дроти:

-ЦеА;

-ьшіх перевантаженнях, коли відбуваєтьсяспрацьовування захисного апарату, не повинна порушуватися термічна стійкістьпроводів. Ця вимога буде виконана, якщо номінальний струм дротувідповідає струму захисного апарата

(27)

де IЗ - струмзахисного апарату, IЗ = 200 А;

kЗ - коефіцієнтзахисту, kЗ = 1,25.

А.

Вибираємо провід з перетином 95 мм2прокладений в трубі.

-втрати напруги в проводах не повинні перевищувати допустимого значенняО”Uл в‰¤О”Uдоп (О”Uдоп = 10%),визначається за формулою

, (28)

де IПік -сумарний піковий струм дроти, IПік = 200 А;

Uн - номінальнанапруга мережі електропостачання, Uн = 110 В;

Rн - активнеопір лінії, Ом.

Активний опір лініїелектропостачання визначаємо за формулою:

, (29)

де Lл - довжиналінії, Lл = 10 м;

Fл - перетиндроти даної ділянки лінії електропостачання, Fл = 95мм2;

Оіл - питома провідністьпроводів, = 57м/Ом В· мм2.

Ом

Провід двигуна компресора:

-нагрів проводів не повинен перевищувати допустимого значення. Цебуде виконано, якщо номінальний струм дроту дорівнює або більше номінальногоструму двигуна, IНпров в‰Ґ Iн= 100 А;

-при коротких замиканнях або великих перевантаженнях, коли відбуваєтьсяспрацьовування захисного апарату, не повинна порушуватися термічна стійкістьпроводів. Ця вимога буде виконана, якщо номінальний струм дротувідповідає струму захисного апарата

(30)

де IЗ - струмзахисного апарату, IЗ = 250 А;

kЗ - коефіцієнтзахисту, kЗ = 1.

А.

Вибираємо провід з перетином 95 мм2прокладений в трубі.

, (31)

де IПік -сумарний піковий струм дроти, IПік = 200 А;

Uн - номінальнанапруга мережі електропостачання, Uн = 110 В;

Rн - активнеопір лінії, Ом.

Активний опір лінії електропостачаннявизначаємо за формулою:

, (32)

де Lл - довжиналінії, Lл = 15 м;

Fл - перетиндроти даної ділянки лінії електропостачання, Fл = 95мм2;

Оіл - питома провідністьпроводів, = 57м/Ом В· мм2.

Ом

9. Ви...бір комутаційної апаратури

До комутаційних апаратів, службовцям длявключення і відключення ланцюгів, відносяться рубильники, контактори і реле.Рубильники служать для ручного включення і відключення ланцюгів, контактори і реле -дистанційного, автоматичного і неавтоматичного вмикання ланцюгів іспоживачів електроенергії. Рубильники, реле, контактори захисних пристроїв відструмів перевантажень і струмів короткого замикання не мають. Для цьогопослідовно з ними включаються захисні апарати.

Для підключення генератора до мережі вагонаі включення електродвигуна компресора застосовуємо контактор КПВ-600.

Таблиця 4 - Технічні характеристикиконтакторів

Тип Параметри ланцюга контактів Дані керуючої обмотки Рід струму Номінальна напруга, Uн, В Номінальний струм, Iн, А Напруга, U, В Потужність, P,Вт КПВ-600 Постійний 220 63-630 110 70
10. Розрахунокпотужності електродвигуна приводу вантажопідйомного механізму

Потужність на валу електродвигунапривода пересування візка обумовлена вЂ‹вЂ‹тільки силами тертя і дорівнює:

(33)

де k1-коефіцієнт, що враховуєсилу тертя реборди коліс об рейки, (1,85-2,5);

Gм (т) -сила тяжіння моста з візком або тільки візки, Н;

Ој-коефіцієнт тертя в опорахходових коліс, (0,15-0,08);

r-радіусшийки осі ходового колеса, м;

f-коефіцієнт тертя кочення ходових коліс по рейках, (0,0005-0,0012);

VМ (т) -швидкість руху моста або візка, м/c;

Rк-радіус ходових коліс, м;

Е‹м (т) - ККД механізмупересування моста або візки.

Номінальна швидкість рухумоста 2,0-2,3 м/c.

кВт;

За розрахованої потужності вибираємоелектродвигун механізму пересування моста крана типу П41, потужністю 1,5 кВт інапругою 110В.

Кінематична схема електроприводівпересування моста представлена вЂ‹вЂ‹на малюнку 1.

1-електродвигун;2-сполучна муфта з гальмом; 3-редуктор; 4-ходові колеса.

Рисунок 1 - Кінематична схемаелектроприводів пересування моста.

Висновок

У курсовійроботі дано короткий опис змішаної системи електропостачання, показанорозташування основного електрообладнання пасажирського купірувати вагона зустановкою кондиціонування повітря, розроблена і викреслена принциповасхема електропостачання вагона.

Розрахованіпотужності основних електроспоживачів вагона і обраний електродвигун покаталогу, визначені розрахункові і пікові струми в елементах мережі електропостачаннявагона: А,. А.

Розрахунковапотужність генератора склала 19 кВт.

Дляділянок мережі обрані дроти з перетином 95 мм, комутаційний апарат -КПВ-600, захисні апаратура: запобіжник ПР-2-200 і автоматичнийвимикач А-3130. Електродвигун механізму пересування моста кранавибраний типу П41, потужністю 1,5 кВт і напругою 110В.

Список використаних джерел

1Зиков Ю.В. Розрахунок і вибір енергетичногообладнання пасажирського вагона та вагоноремонтного підприємства: Методичнепосібник УрГУПС - Єкатеринбург, 2009. 66 с.

2Вагони та вагонне господарство: Методичне керівництво до дипломногопроектування/В.Ф. Лапшин, М.В. Орлов, А.Г. Пяткова та ін; Під заг. ред.проф. М.В. Орлова. 2-е изд., Доп. і испр. Єкатеринбург: Изд-во УрГУПС,2005.-120 с.

Вернуться назад