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% .

Работа №4

Моделирование токораспределения в тяговой сети

на участке с узловой схемой

Расчетная схема показана на рис.5

А2 С B2

А1В1

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% .

Работа №5

Моделирование токораспределения в тяговой сети с учетом линейных характеристик тяговых подстанций

Порядок проведения работы

1. Оценить влияние отношения /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

/R ( от 0 до 1 ).

1.3 Построить зависимости тока каждой подстанции от отношения

/R.

Пример расчета дан в приложении.

1.4 Сделать выводы о характере токораспределения.

2. Исследовать влияние изменения числа работающих

выпрямительных агрегатов на нагрузки подстанций.

2.1 Расчет 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.

2.3 Рассчитать токи подстанций Ij при разных количествах N

выпрямительных агрегатов на расчетной подстанции.

2.4 Построить зависимости тока каждой подстанции от количества N.

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.

3.3 Построить зависимости токов каждой подстанции от напряжения на

расчетной подстанции.

4. Сделать 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.

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 j/Rj одинаковыми и равными

отношениями /R =0.1.

Обратимся к меню вставка и выберем матрицу размером 5х5. Заполним все элементы матрицы.

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.

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:

Далее напишем I := . после нажатия клавиши Enter , будем иметь численное значение токов подстанций

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 )

Таблица 1

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.