Исследование процесса рекуперации в тяговой сети постоянного тока

Цель работы: исследовать возможность сокращения расхода электрической энергии на тягу поездов за счет применения рекуперативного торможения.

Краткие теоретические сведения

При осуществлении рекуперативного торможения тяговые двигатели переводят в генераторный режим и накопленная поездом механическая энергия превращается в электрическую, передаваемую потребителям (рис. 4) /1, 5/.

Следует отметить, что рекуперативное торможение – не единственный вид торможения электроподвижного состава. Для надежного электрического торможения необходимо в любой момент иметь потребителя, готового принять количество электроэнергии, соответствующее необходимому тормозному усилию.

Как правило, рекуперативное торможение применяется на одних и тех же участках пути, имеющих длительные спуски (рис. 5) /7/.

Применение рекуперативного торможения позволяет снизить эксплуатационные расходы на тягу поездов, так как рекуперируемая энергия обеспечивает питание поездов на смежных путях (движущихся в режиме тяги) или инвертируется во внешнюю сеть для питания других потребителей (при отсутствии поблизости поездов, движущихся в режиме тяги) /7/.

Порядок выполнения работы

Лабораторная работа выполняется на базе ЭВМ в лаборатории «Электроснабжение железных дорог» кафедры ЭСЖТ СамГАПС.

1. Для выполнения лабораторной работы необходимо загрузить файл «Рекуперация.xls». Размещение указанного файла на жестком диске компьютера необходимо уточнить у преподавателя. После загрузки появится главная форма программы, на которой представлен профиль пути и схема расположения тяговых подстанций, вид которой представлен на рис.6,а.

а)

б)

в)

Рис.4. Схемы передачи электрической энергии при рекуперативном

торможении: а - на электровоз, работающий в режиме тяги;

б - возврат энергии через тяговую подстанцию в первичную

энергосистему; в - на балластный резистор

а)

Напряжение на ЭПС

Токовая нагрузка

I,А/U,В

б)

Рис.5. Рекуперативное торможение: а – профиль пути; б - кривые токовой нагрузки и напряжения на токоприемнике электроподвижного состава

2. Сгенерировать новый график движения. Для этого необходимо нажать кнопку «График движения» - появится новая форма, в которой необходимо нажать кнопку «Генерация графика движения». После этого появится новый график движения поездов.

3. Задать способ торможения электроподвижного состава (механическое или электрическое торможение). Для этого необходимо нажать кнопку «Кривые тока» - появится новая форма, в которой следует выбрать пункт «Не применять рекуперативное торможение» (рис.6,б).

а)

б)

Рис.6. Вид экрана: а – форма для моделирования процесса рекуперации;

б - форма для задания способа торможения

4. Смоделировать работу участка. Для этого необходимо вернуться в главную форму (кнопка «Схема») и нажать кнопку «Запуск». При моделировании работы участка токовые нагрузки тяговых подстанций будут меняться в зависимости от расположения поездов на участке.

5. Сформировать таблицу расхода и потерь электроэнергии. Для этого необходимо нажать кнопку «Формирование таблицы расхода и потерь энергии» - произойдет заполнение таблицы.

6. Повторить пункты 3-5 при условии задания электрического способа торможения (п. 3).

7. Повторить пункты 2,3,5,6 для двух других случайных графиков движения.

8. Заполнить таблицу по примеру табл.1.

9. Сделать выводы по работе.

Таблица 1

Анализ применения рекуперативного торможения

Вариант графика движения		Расход электроэнергии по тяговым подстанциям, кВт·ч							Потери, кВт·ч
		ТП1	ТП2	ТП3	ТП4	ТП5	ТП6	∑
1	Без рекуперации
	С рекуперацией
2	Без рекуперации
	С рекуперацией
3	Без рекуперации
	С рекуперацией

Порядок оформления работы

1. Название и цель работы.

2. Схема расположения тяговых подстанций и профиль пути.

3. Кривые поездного тока при использовании рекуперативного торможения.

4. Таблица с результатами работы.

5. Выводы по лабораторной работе.

Вопросы для защиты лабораторной работы

1. Что такое рекуперация электрической энергии в системе тягового электроснабжения?

2. Какие вам известны способы передачи электрической энергии при рекуперативном торможении?

3. Как применение рекуперативного торможения позволяет снизить расход электроэнергии на тягу поездов?

4. Почему на некоторых тяговых подстанциях расход электрической энергии при одном и том же графике движения поездов, но при различных режимах (с использованием рекуперативного торможения и без него) одинаков или отличается незначительно?

5. Какова величина получаемого экономического эффекта от использования рекуперативного торможения?

Лабораторная работа № 3