3. Порядок оформления курсового проекта

Курсовой проект оформляется на листах формата А4, чертежи выполняются на бумаге формата А1. Порядок оформления проекта следующий:

1. титульный лист с указанием варианта;

2. задание и исходные данные для расчета;

3. реферат;

4. содержание;

5. введение;

6. 1 раздел «Тяговые расчеты на расчетном участке»;

7. 2 раздел «Расчет и выбор основных параметров системы тягового электроснабжения», включающий подразделы «Определение мощности опорной тяговой подстанции», «Определение количества понизительных трансформаторов», «Расчет площади сечения проводов контактной сети для двух схем питания» и «Проверка выбранной площади сечения проводов контактной сети»;

8. 3 раздел «Экономическое сравнение двух схем питания контактной сети»;

9. 4 раздел «Расчет потери напряжения в тяговой сети до расчетного поезда»;

10. 5 раздел «Определение перегонной пропускной способности участка»;

11. 6 раздел «Расчет наибольших токов короткого замыкания, выбор защиты и уставок фидеров контактной сети»;

12. заключение с изложением основных результатов работы;

13. список использованных источников;

14. приложение, включающее графическую часть работы.

4.Тяговые расчеты

Исходные данные для проведения тяговых расчетов студенты получают от преподавателя в электронном виде в компьютерном классе. Исходные данные представляют собой профиль пути реальных участков главного хода Куйбышевской, Приволжской и Южно-Уральской железных дорог, а также параметры электроподвижного состава.

В настоящее время существуют программные средства для выполнения тяговых расчетов на ЭВМ. В рамках курсового проекта студентам предлагается выполнить тяговые расчеты на базе программного комплекса «Кортэс». Данный комплекс имеет широкое применение на железных дорогах.

В общем случае последовательность выполнения тяговых расчетов можно описать следующим образом.

1. Ввод параметров участков (профиль пути, ограничений скорости и т. д.).

2. Ввод параметров электроподвижного состава (масса и длина поезда, тип состава и др.).

3. Дополнительные параметры (начальная скорость движения, начальная температура движения и др.).

4. Расчет.

5. Определение мощности опорной тяговой подстанции

Выполнение курсового проекта начинается с расчёта мощности подстанции, мощности её понизительных трансформаторов.

В изложенной ниже методике при расчёте относительной интенсивности износа изоляции трансформатора принимается, что размеры движения и расход электроэнергии на тягу поездов в осенне-зимний период не выше, чем в весенне-летний. Расчёт ведётся в предположении, что износ изоляции обмоток происходит только в период восстановления нормального движения после «окна». При этом учитываются три режима движения поездов, определяющих температуру обмоток и масла. Режим нормального движения поездов, режим движения поездов после «окна» и режим наибольшего размера движения поездов на участке.

Для каждого из режимов (нормальный режим, режим движения после «окна» и режим наибольшей интенсивности движения) должны быть определены токовые нагрузки подстанций: средний и эффективный ток.

В курсовом проекте для участков переменного тока расчет нагрузок фидеров расчетной подстанции и ее понизительных трансформаторов ведем по полному току поезда.

Прежде всего, используя исходные данные, на миллиметровке формата А1, где будут выполнены и все последующие построения, построим кривые поездного тока и времени хода поезда для четного и нечетного направления движения заданного участка дороги.

Далее, указав расположение тяговых подстанций на участке и выбрав расчетные фидерные зоны, необходимо найти средние и эффективные токи поездов, отнесенных к фидерам расчетной подстанции.

Для этого по разложенной кривой поездного тока при двустороннем питании или непосредственно по кривой поездного тока при одностороннем питании находятся средние значения и квадрат эффективного значения тока каждого фидера.

Для этого кривую поездного тока (разложенного и неразложенного) необходимо разбить на отрезки. После чего среднее значение поездного тока и среднее значение его квадрата (квадрат эффективного тока) могут быть определены по формулам:

; (5.1)

, (5.2)

где n₀ − количество отрезков на кривой поездного тока;

−среднее значение тока поезда за рассматриваемый промежуток времени t_i;

t − время хода поезда по фидерной зоне под током.

Эти токи являются исходными для расчёта нагрузок фидеров подстанций постоянного тока и нагрузок плеч подстанций переменного тока от всех поездов, проходящих по участку.

Рекомендуется одновременно найти средние значения неразложенных поездных токов для одной фидерной зоны двустороннего питания, которые будут использованы в дальнейшем для расчёта потерь электроэнергии.

Зная средние и эффективные значения поездного тока, отнесённого к фидеру, можно найти средние и эффективные токи фидера от всех поездов. Для этого воспользуемся формулами, которые при однотипных поездах имеют вид:

; (5.3)

для эффективных токов при двустороннем питании:

. (5.4)

Здесь n_ф − наибольшее число поездов в фидерной зоне, равное:

; (5.5)

₀ − заданный минимальный интервал между поездами (см. исходные данные);

N − число пар поездов в сутки при нормальном режиме определяется по формуле (5.7);

N₀ − пропускная способность участка дороги в сутки определяется по формуле (5.8).

Среднесуточные размеры движения поездов по четному и нечетному пути, или иначе число пар поездов в сутки при нормальном режиме, определяются следующим образом:

, (5.6)

где М − грузопоток, ткм/км (см. исходные данные);

К_T − коэффициент тары, 0,45;

Q − масса поезда, т. (см. исходные данные);

К_н − коэффициент годовой неравномерности движения, 1,1-1,5.

Пропускная способность участка дороги в сутки определяется следующим образом:

. (5.7)

В данном случае найденное значение n_ф не следует округлять. По формулам (5.3-5.4) определяют средние токи всех фидеров расчётной подстанции участка постоянного и переменного тока, а также квадраты эффективных токов для трех возможных режимов:

- режима нормальной работы участка ();

- режима после окна ();

- режима наибольшей пропускной способности ().

Далее для участков переменного тока выполняются расчеты по формулам 5.8-5.11. Находятся линейные нагрузки.

Для двухпутного участка средние токи плеч

(5.8)

и квадраты эффективных токов плеч

. (5.9)

Из формул видно, что фидерные токи зависят от коэффициента использования пропускной способности (). Его следует брать каждый раз соответствующим расчетному режиму, т. е. формулы 5.8 и 5.9 необходимо рассчитывать по 3 раза.

Нагрев масла в трехфазном силовом трансформаторе определяется потерями в обмотках трёх фаз, которые при несимметричной нагрузке неодинаковы. Для учета этого обстоятельства можно оперировать эквивалентным эффективным током фазы, который вызовет при симметричной нагрузке те же потери, что и действительные несимметричные нагрузки.

Формулы для расчета квадрата эффективного тока обмоток «а» и «b», в предположении, что углы сдвига фаз средних нагрузок на обеих плечах равны, имеют вид:

(5.10)

Выражение 5.10 рассчитывается для режима наибольшей пропускной способности, т. е. при . За токI_{э наиб.} принимается больший из токов I_аэ и I_bэ.

Эквивалентные по нагреву масла токи обмотки (при том же предположении) находятся по формуле:

. (5.11)

По этой формуле находят эквивалентный по нагреву масла ток обмотки при нормальных размерах движения, т. е. для и в период восстановления нормального графика движения после окна, т. е. для.

Для участков постоянного тока, где нагрузки фаз понизительного трансформатора одинаковы, определим сначала среднюю нагрузку подстанции по постоянному току для трёх режимов ₀, _сг и _наиб.

Определяем ток тяговой подстанции по формуле:

, (5.12)

где М – количество фидерных зон, питаемых тяговой подстанцией.

Затем определим квадрат эффективного тока подстанций (по постоянному току) для указанных выше трёх режимов по формуле:

. (5.13)

Для перехода к эффективным токам силового понизительного трансформатора определим эффективную потребляемую мощность для трёх режимов по формуле:

, кВА (5.14)

где I_эп − эффективный ток нагрузки подстанции по постоянному току,

U_ш − номинальное напряжение на шинах постоянного тока, 3,6кВ;

 − к. п. д. преобразовательного агрегата, примем равным 0,98;

cos  − коэффициент мощности преобразованного агрегата, примем равным 0,96.

Далее определим эффективный ток обмотки понизительного трансформатора для трех рассматриваемых режимов I_эо, I_эсг и I_{э наиб} по формуле:

, (5.15)

где U − напряжение на вторичной обмотке силового понизительного трансформатора при схеме соединения обмоток Y/ равно 10,5кВ.

После расчета величин I_эо, I_эсг и I_{э наиб} следует определить необходимую трансформаторную мощность для питания тяговой нагрузки.