10. Расчетная скорость ветра в зависимости от ветровых районов

Тип местности	Расчетная скорость ветра VР, м/с
	I	II	III	IV	V	VI	VII
открытая местность	29	29	33	37	41	46	52
насыпь	31	31	36	40	45	50	56

а

б

в

Рис. 2. Мгновенная схема (а), диаграмма изменения тока в контактной сети до каждого поезда (б)

и потери напряжения в тяговой сети (в)

1. Расчет параметров системы тягового электроснабжения участка железной дороги, электрифицированного на постоянном токе

Диаграмма токов электровозов (пример на рис.1, а) – кривая зависимости потребляемого тока электровозами или электропоездами от координат пути. Диаграммы токов определяются по данным тяговых расчетов или опытных поездок по участку и характер их изменений зависит от типа электровоза, профиля пути, массы состава, типа вагонов и режима ведения поезда.

График движения поездов (рис.1, б) – семейство кривых (прямых) зависимости пройденного пути от времени, которые строятся для всех типов поездов, движущихся по заданному участку.

Расчетный поезд – поезд, линия движения которого по заданному участку полностью показана на приведенном элементе графика движения поездов (на рис. 1, б поезд №8 ).

Мгновенная схема (пример на рис.2, а) – фиксированное расположение поездов на заданном участке в определенное мгновение.

Точка токораздела (на рис.2, б точка А) – место расположения поезда, получающего электрический ток от двух смежных тяговых подстанций.

Удельное сопротивление тяговой, контактной или рельсовой сети – сопротивление одного километра тяговой, контактной или рельсовой сети.

Выполнение расчетов начинается с построения диаграммы токов электровозов, используя данные табл.4. Затем к диаграмме токов достраивается график движения поездов, как это показано на рис.1. По данным табл.2. строятся расчетные мгновенные схемы. На графике движения поездов находится время, для которого делается сечение t_x - t_x . Полученные точки поднимаются по вертикали на диаграмму токов, что позволяет нам определить величину тока каждого поезда в данный момент времени.

Мгновенные схемы составляются для фидерной зоны между подстанциями А и Б. На примерной мгновенной схеме t_x - t_x (рис. 1,б и рис. 2,а) ток нагрузки, приходящийся на подстанцию А обозначим через I_А, а на подстанцию Б – I_Б. Тогда общий ток I, потребляемый всеми поездами на фидерной зоне, будет равен сумме токов I_А и I_Б в соответствии с первым законом Кирхгофа

I = I_А + I_Б. (1)

Составляющие тока каждого поезда, приходящиеся на подстанцию А и Б, определяются независимо от токов других поездов.

I_n = I_Аn + I_Бn, (2)

где I_Аn и I_Бn - токи n-го поезда, приходящиеся соответственно на подстанции А и Б.

Вследствие равенства напряжений U_А и U_Б соответственно на подстанциях А и Б, по 2-му закону Кирхгофа

I_Аn∙R_ТС∙l_Аn = I_Бn∙R_ТС∙l_Бn , (3)

где R_ТС – удельное сопротивление тяговой сети.

Определяя из уравнений (2) и (3) I_Аn и I_Бn, получим:

(4)

.

Если теперь токи всех поездов имеют какие-то значения, то токи от подстанций А и Б определяются по принципу суперпозиции как сумма токов, приходящихся на данную подстанцию от каждой из этих нагрузок.

(5)

Сумма токов, потребляемых всеми n поездами, определяется по формуле (1).

Для определения потерь напряжения до нагрузок I₈, I₆, I₄, I₂ необходимо построить диаграмму изменения тока в контактной сети на каждом ее участке (рис.2,б). Для этой цели из нагрузки I_А последовательно вычитаются токи I₈, I₆, I₄ и строится диаграмма с учетом знака. Точка А на диаграмме является точкой токораздела, в которой поезд № 6 получает питание от подстанции А - I_6А, а от подстанции Б - I_6Б. Поскольку в курсовой работе принято, что сопротивление тяговой сети на всех участках одинаково, то потери напряжения вдоль участка будут изменяться линейно. По закону Ома с учетом знаков находим:

U₈ = R_ТС∙l_А8∙I_А;

(6)

U₆ = U₈ + R_ТС( l_А6 - l_А8)∙(I_А – I₈);

и т.д.,

где U₈ и U₆ - потери напряжения соответственно до поездов № 8 и №6.

Удельное сопротивление тяговой сети равно

R_ТС = R_К + R_Р, (7)

где R_К - удельное сопротивление контактной сети;

R_Р - удельное сопротивление рельсовой сети.

Поскольку в табл.1 заданы типы контактных подвесок, а в табл.3 – удельные сопротивления входящих в них проводов для расчета R_ТС можно воспользоваться формулой:

, (8)

где n – количество проводов;

R_НТ, R_КП, R_УП - сопротивление одного километра соответственно несущего троса, контактного провода, усиливающего провода.

На основании полученных значений строится диаграмма потерь напряжения в тяговой сети, которая имеет вид, показанный на рис.2, в.

При нахождении поезда за точкой токораздела расчеты следует производить от подстанции Б.

В заключение необходимо сопоставить:

1. Токи диаграммы рис.1,а с допустимыми по условиям нагрева токами из табл.1

2. Уровни напряжения у каждого поезда с уровнем по требованиям ПТЭ железных дорог (не менее 2700 В в любой точке фидерной зоны), используя формулу

U_К = U_Р - U_К, (9)

где U_К - напряжение в контактной сети у поезда К;

U_К - потери напряжения до поезда К;

U_Р - напряжение на шинах тяговых подстанций.