3.1 Задачи и методы расчетов. Составление мгновенных схем для тяговой сети переменного тока

Правильный выбор вида электрической тяги, проектирование электроснабжения дорог, эксплуатация действующих участков невозможны без выполнения расчетов. Эти расчеты позволяют выбрать наиболее выгодный вид тяги, схемы питания, параметры всех устройств электроснабжения, определить наиболее экономичные режимы их работы в условиях эксплуатации, выбрать параметры устройств, облегчающих и делающих более экономичной работу системы электроснабжения (РПН на трансформаторах, УППК, УПРК и т.д.).

Электрические расчеты позволяют определять режимы напряжения на токоприемниках электровозов и связанные с этими режимами пропускную способность дорог, потери энергии в сетях внешнего и тягового электроснабжения, без которых невозможно оценить технико-экономическую целесообразность применения выбранных устройств, а также токи во всех элементах системы электроснабжения, которые влияют на термическую устойчивость приводов, их изоляции.

Электрические расчеты необходимы для оценки работ системы электроснабжения в нормальных и вынужденных режимах.

Для выполнения электрических расчетов в качестве исходных данных используют тяговую характеристику, т.е. зависимость тока, потребляемого одиночным электровозом, от длины пути. Тяговый расчет выполняют для одиночного электровоза в предположении неизменного напряжения на его токоприемнике (25 кВ для дорог переменного и 3 кВ для дорог постоянного тока) и при заданном весе поезда. Такой тяговый расчет является приближенным методом расчета режима работы электровоза, так как в процессе его работы напряжение на токоприемнике не остается неизменным и существенно отклоняется от значения, принимаемого в расчете.

Методы электрических расчетов классифицируют следующим образом:

- расчет по заданным (исполненным) графикам движения;

- расчет по средним размерам движения;

- вероятностные методы, учитывающие неравномерность движения;

- моделирование графика движения на ЭВМ.

Большинство методов расчета параметров системы электроснабжения основано на расчетах мгновенных схем.

Мгновенные схемы, в зависимости от поставленной задачи, могут составляться для фидерной, подстанционной зон или для участка дороги с несколькими подстанциями.

Составление мгновенных схем зависит от характера электрифицированной дороги (одно-, двух- или многопутная), а их расчеты – от режима работы тяговых подстанций по контактной сети (раздельная или параллельная работа), схемы соединения контактных подвесок путей (раздельная работа подвесок путей, узловая схема, параллельное соединение подвесок не только посередине фидерной зоны).

При одностороннем питании тяговых нагрузок от одной тяговой подстанции на однопутном или многопутном (при раздельном питании путей) участке мгновенную схему расположения поездов на фидерной зоне можно получить для данного момента времени , имея тяговый расчет поезда для заданного типа поезда в зависимости от пути (приложение 2, диаграмма 0-9) и предполагаемый или исполненный график движения (приложение 2, диаграмма 0-9) поездов.

При параллельной работе подстанций длина фидерной зоны определяется расстоянием между смежными подстанциями. Составление мгновенных схем при этом не меняется.

Для двухпутного участка составление мгновенной схемы практически ничем не отличается от рассмотренного для однопутной дороги. Отличие в том, что по каждой фидерной зоне движение поездов осуществляется по одному пути в одном, а по другому во встречном направлениях. Для каждого типа поезда в качестве исходных документов должны быть тяговый расчет и график движения в том и другом направлениях. Кривые для одного пути выполняют сплошными, а для второго штриховыми линиями. Для выбранного момента времени определяют расположение поездов и их токи сначала на одном, а потом на другом пути (приложение 2, диаграмма 0-9). Значение токов поездов по первому пути определяется по кривым показанными сплошными линиями, а поездов по второму пути – по штриховым кривым (приложение 2, диаграмма 0-9).

Подробно составление мгновенных схем для тяговой сети постоянного и переменного тока освещены [1, с.154-156].