8. Расчет норм расхода электроэнергии на движение поезда.

В данном разделе необходимо произвести аналитический расчет нормы расхода электроэнергии на движение поезда по перегону и сравнить ее с величиной расхода, полученного численным методом в ходе тяговых р асчетов на ЭВМ. Кривая движения поезда при аналитическом расчете расхода электроэнергии принимается трапецеидальной (рис.3).

П

Рис.3

ри движении поезда по перегону из контактной сети потребляется электроэнергия, которая расходуется на увеличение кинетической энергии поезда, преодоление основного и дополнительного сопротивления движению, собственные нужды. Кроме этого происходят потери электроэнергии в ТЭД, тяговой передаче, пусковых сопротивлениях. В том случае, если электровоз оборудован системой рекуперативного торможения – часть кинетической энергии преобразуется в электрическую и возвращается в контактную сеть.

А = Ак + Аwр + Аwу + Апп + Асн – Ар,

(43)

где А_к – расход электроэнергии на приобретение поездом кинетической энергии, кВтч;

А_wр – расход электроэнергии на преодоление сопротивления движению при разгоне, кВтч;

А_wу – расход электроэнергии на преодоление сопротивления движению при движении с постоянной скоростью, кВтч;

А_пп – потери электроэнергии при пуске, кВтч;

А_сн – расход электроэнергии на собственные нужды, кВтч;

А_р – возврат электроэнергии при рекуперации, кВтч.

,

(44)

где 1+ – коэффициент инерции вращающихся частей.

Коэффициент инерции вращающихся частей поезда вычисляется как средневзвешенный для электровоза и состава:

,

(45)

где (1+)_э – коэффициент инерции вращающихся частей электровоза. (1+)_э = 1,225;

(1+)_в – коэффициент инерции вращающихся частей вагонов. (1+)_в = 1,035.

Поскольку в процессе разгона и торможения поезда сила тяги и тормозная сила изменяется в широких пределах, а, следовательно, широких пределах изменяется и ускорение, то вычислить величину скорости V_у аналитически весьма сложно. В курсовом проекте предлагается определить величину V_у графо-аналитическим способом. Для этого необходимо:

1. Вычислить эквивалентный уклон заданного перегона:

   .

   (46)

2. Произвести расчет кривых движения поезда рассчитанной ранее массы в режиме: разгон до 80 км/ч на параллельном соединении ТЭД с максимальной степенью ослабления возбуждения (ОВ), торможение до остановки в режиме рекуперативного торможения для перегона с уклоном, равном эквивалентному. При разгоне переход на первую и последующие ступени ОВ производить после достижения соответствующей скорости. Момент перехода определять по началу уменьшения тока якоря. Распечатать результаты расчета.

3. Построить на миллиметровой бумаге рассчитанные кривые V = (s) и V = (t). Масштаб для построения выбирается произвольно.

4. Методом последовательных итераций определить величину скорости V_у:

• принять первоначально V_у = 65 км/ч;

• рассчитать время хода по перегону:

,

(47)

где Т_р – время разгона до скорости V_у, мин;

Т_т – время торможения со скорости V_у, мин;

S_у – путь движения со скоростью V_у, м.

Sу = Sпер – Sр – Sт,

(48)

где S_пер – длина перегона, м. S_пер = 31000 м;

S_р – путь разгона до скорости V_у, м;

S_т – путь торможения со скорости V_у, м.

Величины Т_р, Т_т, S_у, S_р, S_т определяются графическим способом по рассчитанным кривым разгона-торможения (рис.4).

Рис.4

• проверить выполнения условия

Тх = 301 мин.

(49)

Если условие не выполняется – последовательно увеличивать или уменьшать величину скорости V_у до выполнения условия (49).

5. Повторить расчеты для всех заданных значений времени хода по перегону.

Вычисление затрат электроэнергии на преодоление сопротивления движению на участке разгона производится из допущения равноускоренного движения поезда. В этом случае разгон поезда до скорости V_у эквивалентен равномерному движению поезда со скоростью на пути разгона:

,

(50)

где w_ор – усредненное основное удельное сопротивление движению поезда на пути разгона, Н/кН.

.

(51)

Основное удельное сопротивление движению электровоза и состава на участке разгона вычисляется по формулам (10)-(12) для скорости .

Расход электроэнергии на участке движения с постоянной скоростью вычисляется по формуле:

,

(52)

где w_оу – основное удельное сопротивление движению поезда при скорости V_у, Н/кН.

Потери электроэнергии при пуске вычисляются как доля от расхода электроэнергии при разгоне до скорости выхода на безреостатную позицию параллельного соединения ТЭД (V_р):

,

(53)

где w_оп – усредненное основное удельное сопротивление движению поезда на пути пуска, Н/кН;

S_п – путь пуска, м. Определяется графически из рассчитанной кривой V = (s);

k_пп – коэффициент пусковых потерь. Для электровоза ВЛ11М .

Основное удельное сопротивление движению электровоза и состава на участке пуска вычисляется по формулам (10)-(12) для скорости .

,

(54)

где I_сн – расчетный ток, потребляемый на собственные нужды электровоза при номинальном напряжении в контактной сети, А. Принимается по приложению 1.

При рекуперативном торможении количество электроэнергии, возвращаемое в контактную сеть равно разности кинетической энергии поезда в начале и конце рекуперативного торможения за вычетом потерь электроэнергии на преодоление сопротивления движению на всем пути торможения:

,

(55)

где V_рmin – скорость окончания рекуперации, км/ч;

w_от – основное удельное сопротивление движению поезда на пути торможения, Н/кН;

S_рт – путь рекуперативного торможения, м. Определяется графически из рассчитанной кривой V = (s).

Основное удельное сопротивление движению электровоза и состава на участке разгона вычисляется по формулам (10)-(12) для скорости .

Скорость окончания рекуперации вычисляется из условия равенства ЭДС ТЭД и напряжения контактной сети на низшем соединении ТЭД в режиме рекуперации для заданного значения тока якоря:

.

(56)

При четном числе секций электровоза низшим соединением ТЭД является последовательное (m = 8), при нечетном – последовательно-параллельное (m = 4).

В пояснительной записке необходимо привести расчеты вспомогательных величин, необходимых для расчета составляющих расхода электроэнергии, примеры расчета составляющих расхода электроэнергии. Результаты расчета расхода электроэнергии следует оформить в виде таблицы.