Лаб.раб
.pdf
тяговой сети ∆Ртс и указать их в процентах к суммарной мощности подстанций ∆Ртс% .
п/ст А |
L1 |
L2 |
L3 п/ст B |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I1 |
I2 |
I3 |
Iкс( l ) ∆Uкс( l ) Uкс( l )
Рис.4
Работа №3
Моделирование токораспределения в тяговой сети на участке с двухсторонним питанием
при неравных напряжениях подстанций
Условия моделирования: ρА = ρВ = 0. Напряжения подстанций А и В различны:
нечетные варианты UА = 3350B, UВ = 3250В четные варианты UА = 3150B, UВ = 3250В
Остальные исходные данные соответствуют данным работы №2. В работе №3 следует также рассчитать и построить токи в контактной сети Iкс( l ), падения напряжения в контактной сети ∆Uкс( l ) и напряжения в контактной сети Uкс( l ), рассчитать потери мощности в тяговой сети ∆Ртс и указать их в процентах к суммарной мощности подстанций ∆Ртс% .
11
Работа №4
Моделирование токораспределения в тяговой сети на участке с узловой схемой
Расчетная схема показана на рис.5
А2 |
|
С |
B2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А1 |
|
В1 |
I1 |
I2 |
I3 |
Рис.5
Условия моделирования: ρА = ρВ = 0. Рассматривается двухпутный участок. Нагрузки располагаются на 1 пути в соответствии с прежними данными работы №2. Напряжения подстанций А и В одинаковые и также соответствуют данным работы №2.
В работе следует рассчитать токораспределение методом фиктивной подстанции. Методика расчета изложена в [ 1,2 ]. Рассчитать потери мощности в тяговой сети ∆Ртс и указать их в процентах к суммарной мощности подстанций ∆Ртс% .
В заключение исследования токораспределения с схемах одностороннего питания, двухстороннего питания тяговой сети с равными и наравными напряжения подстанций, а также узловой схемы следует выполнить сравнительный анализ результатов.
Для рассматриваемых вариантов составляется таблица, в которой нужно указать напряжения на токоприемниках электровозов и потери мощности в тяговой сети ∆Ртс% .
12
Работа №5
Моделирование токораспределения в тяговой сети с учетом линейных характеристик тяговых подстанций
Порядок проведения работы
1. Оценить влияние отношения ρ/R на нагрузки подстанций.
1.1 Для участка электроснабжения с n подстанциями ( n задается преподавателем в пределах от 4-х до 6-ти ) провести расчет при равных напряжениях холостого хода.
Задать нагрузку расчетной подстанции в пределах Ioj = 500 – 1000, А.
Номер расчетной подстанции также задается преподавателем. 1.2 Рассчитать токи подстанций Ij с использованием системы
линейных уравнений при разных значениях отношения ρ/R ( от 0 до 1 ).
1.3 Построить зависимости тока каждой подстанции от отношения ρ/R.
Пример расчета дан в приложении.
1.4Сделать выводы о характере токораспределения.
2.Исследовать влияние изменения числа работающих
выпрямительных агрегатов на нагрузки подстанций.
2.1Расчет выполнить при равных напряжениях холостого хода. Задать нагрузки всех n подстанций Ioj = 1000 – 5000, А. Считать, что на подстанциях установлены выпрямители одного типа.
Количество выпрямителей на подстанциях и номер расчетной подстанции задается преподавателем.
2.2 Рассчитать эквивалентные внутpенние сопpотивления подстанций, для расчетной подстанции - при разных числах выпрямительных агрегатах от 1 до 4 ( пример расчета дан в приложении 2, там же указан диапазон возможных значений сопротивлений тяговой сети между подстанциями).
Построить внешние характеристики расчетной подстанции подобно характеристике рис.2.
2.3Рассчитать токи подстанций Ij при разных количествах N выпрямительных агрегатов на расчетной подстанции.
2.4Построить зависимости тока каждой подстанции от количества N.
13
2.5 Сделать выводы о характере токораспределения.
3. Исследовать влияние колебания напряжения холостого хода на нагрузки подстанций.
3.1.Задать нагрузки всех n подстанций Ioj = 1000 – 5000, А, а также количество выпрямительных агрегатов.
3.2.Для расчетной подстанции задать различные напряжения холостого хода в диапазоне 1.0Udo – 1.05Udo и 1.0Udo – 0.95Udo. На остальных подстанциях – одинаковые и равные Udo.
Выполнить расчет системы линейных уравнений при разных напряжениях на расчетной подстанции.
3.3Построить зависимости токов каждой подстанции от напряжения на расчетной подстанции.
3.4Сделать выводы о характере токораспределения.
Отчет о лабораторной работе
Отчет выполняется на ПЭВМ в формате А4.
На титульном листе указывается фамилия, имя ,отчество, учебный шифр, а также название работы.
Основное содержание включает исходные данные, схему, необходимые таблицы и графики для каждого этапа выполнения работы.
Далее приводятся выводы и список литературы.
Литература
1.Р.В. Шиловская. Расчет системы электроснабжения электрических железных дорог, 1 часть. Лекция, 2010.
2.К.Г.Марквардт. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М. Транспорт,1982.
3.Е.И.Быков и др. Тяговые сети метрополитена.М.,Транспорт,1987.
14
Приложение 1
Рассмотрим пример расчета токов подстанций с учетом внешних xарактеристик с использованием системы математических вычислений Mathcad для участка ж.д. с пятью подстанциями.
Откроем программу Mathcad.
Запишем матрицу А взяв отношение ρj/Rj одинаковыми и равными отношениями ρ/R =0.1.
Обратимся к меню вставка и выберем матрицу размером 5х5. Заполним все элементы матрицы.
1.1 |
−0.1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−0.1 |
1.2 |
−0.1 |
0 |
0 |
|
|
A := |
0 |
−0.1 |
1.2 |
−0.1 |
0 |
|
|
0 |
0 |
−0.1 |
1.2 |
−0.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
−0.1 |
1.1 |
|
Аналогичным образом сформируем матрицу-столбец Io. Для этого случая возьмем равные напряжения холостого хода подстанций, ток Io1 =1000 А, а остальные токи Io2= Io3= Io4= Io5 = 0.
|
1000 |
|
|
0 |
|
|
|
|
IO := |
0 |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
0 |
|
Для определения искомых токов подстанций напечатаем I := , и далее -1
обратимся к меню Вид – Панели – Матрица и выберем Х .
К полученному выражению добавим умножение на вектор Io, и тогда решение системы уравнений будет имеет вид:
I := A− 1 IO
Далее напишем I := . после нажатия клавиши Enter , будем иметь численное значение токов подстанций
15
916.08
76.878 I = 6.452
0.5420.049
Анализируя полученное решение убеждаемся в том, что большая часть
тока потребляется от 1-ой подстанции, от 2-ой меньше и далее еще
меньше.
Задачу можно решить при помощи программы EXCEL. Строки обозначены буквами A - I, столбцы – цифрами 1-9. Расположим данные матриц как показано в таблице 1. Коэффициенты матрицы А расположим в ячейках (А3:Е7), Столбец свободных членов – в ячейки ( G3:G7 )
|
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
H |
I |
1 |
|
Матрица А |
|
|
Матрица Iо |
|
Матрица I |
||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
1,1 |
-0,1 |
0 |
0 |
0 |
|
1000 |
|
916,0798 |
4 |
-0,1 |
1,2 |
-0,1 |
0 |
0 |
|
0 |
|
76,87762 |
5 |
0 |
-0,1 |
1,2 |
-0,1 |
0 |
|
0 |
|
6,451613 |
6 |
0 |
0 |
-0,1 |
1,2 |
-0,1 |
|
0 |
|
0,541738 |
7 |
0 |
0 |
0 |
-0,1 |
1,1 |
|
0 |
|
0,049249 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9
Для получения решения системы линейных уравнений обозначен столбец I3:I7 ( положение Матрицы I ),
затем в ячейку I3 введен оператор через знак равенства МУМНОЖ(МОБР(A3:E7);G3:G7)). Далее следует нажать клавиши Shift+ Ctrl+ Enter одновременно. Решение находится в столбце I3:I7.
ИНФОРМАТИКА. Решение задач средствами MS EXCEL Решение систем линейных уравнений
Лабораторный практикум. Составители Л.С. Таганов и др. Кемерово. 2006.
16
Приложение 2
Рассчитаем внутреннее эквивалентное подстанции применительно к тяговой сети метрополитена. В соответствии с формулой (3) будем иметь:
ρ= (Ud0 / Idн )*[А* (uк% /100* N) + Sн/ Sкз +
+∆Рм% /100 + ∆Рл% /100] + Rотс,
Для выпрямителя УВКМ-6 |
Ud0 = 900В, Idн =1600А, uк = 9% , А = 0.5, |
|
Sн =1515кВА, ∆Рм = 1% |
Возьмем Sкз = 100МВА, |
Rотс = 0,0003 Ом, ∆Рл = 0 |
Тогда ρ = 0.56 * ( 0.045/N + 0.005 + 0.01 ) + 0.0003 = 0.025/N + 0.009, Ом
Сопротивление тяговой сети двухпутного участка между соседними подстанциями метрополитена находится в пределах
Rj = 0.015 – 0.06 Ома.
17