Теория электрической тяги

1. Исходные данные 3
2. Паспортные параметры электровоза ВЛ11М 4
3. Спрямление профиля 6
4. Определение расчетной массы состава 8
5. Проверка массы состава по условиям трогания с места 11
6. Проверка массы состава по длине станционных путей 12
7. Определение допустимых скоростей движения по элементам профиля и план 13
8. Проверка массы состава по условию равномерного движения на расчетном спуске в режиме рекуперативного торможения 15
9. Подготовка данных для расчета расхода электроэнергии 17
10. Расчет расхода электроэнергии на движение поезда по перегону 21
11. Расчет удельного расхода электроэнергии 24

Результаты расчетов оформим в виде таблицы:
Таблица 9.2
Пуск Vр, км/ч Fк, Н wo, Н/кН ап, м/с2 42,4 629920 1,43 0,139 Разгон до выхода на максимальную ступень ослабления возбуждения Vов, км/ч Fк, Н wo, Н/кН аов, м/с2 35,8 466761 2,09 0,116 Разгон на автоматической характеристике Fк, Н wo, Н/кН аа, м/с2 315172 2,51 0,081 Рекуперативное торможение Vp min, км/ч Fк, Н wo, Н/кН арт, м/с2 13,9 503844 1,79 0,154 Дотормаживание Fк, Н wo, Н/кН адт, м/с2 401765 1,27 0,162
10. Расчет расхода электроэнергии на движение поезда по перегону.
В данном пункте требуется произвести расчет расхода электроэнергии на движение поезда для следующих значений скорости Vп: 40; 50; 60; 70; 80 км/ч.
Электроэнергия, потребляемая поездом при движении:
А = Ак + Аwр + Аwп + Апп + Асн – Ар, (10.1)
где Ак – расход электроэнергии на приобретение поездом кинетической энергии, кВт(ч;
Аwр – расход электроэнергии на преодоление сопротивления движению при разгоне, кВт(ч;
Аwп – расход электроэнергии на преодоление сопротивления движению при движении с постоянной скоростью, кВт(ч;
Апп – потери электроэнергии при пуске, кВт(ч;
Асн – расход электроэнергии на собственные нужды, кВт(ч;
Ар – возврат электроэнергии при рекуперации, кВт(ч.
(10.2)
Вычисление затрат электроэнергии на преодоление сопротивления движению на участке разгона производится как сумма затрат электроэнергии:
Аwр = Аwрп + Аwров + Аwра, (10.3)
где Аwрп – расход электроэнергии на преодоление сопротивления движению при пуске, кВт(ч;
Аwров – расход электроэнергии на преодоление сопротивления движению при разгоне до выхода на максимальную ступень ослабления возбуждения, кВт(ч;
Аwра – расход электроэнергии на преодоление сопротивления движению при разгоне на автоматической характеристике, кВт(ч.
Расчет каждой составляющей производится по формуле:
(10.4)
где wорi – усредненное основное удельное сопротивление движению поезда на соответствующем участке разгона, Н/кН. Принимается из табл.6.2;
Sрi – путь, пройденный поездом, на соответствующем участке разгона,
(10.5)
где аi – усредненное ускорение на соответствующем участке разгона, м/с2. Принимается из табл.6.2;
ti – время прохождения соответствующего участка разгона, мин.
(10.6)
где (Vi – изменение скорости на соответствующем участке разгона, км/ч.
Правила выбора величины (V сведены в табл.10.1.
Таблица 10.1
Режим (Vi Vп < Vр Vп < Vов Vп ( Vов Пуск Vп Vр Vр Разгон до выхода на максимальную ступень ослабления возбуждения 0 Vп – Vр Vов – Vр Разгон на автоматической характеристике 0 0 Vп – Vов Vп < Vр min Vп ( Vр min Рекуперативное
торможение 0 Vп – Vр min Дотормаживание Vр min – Vп Vр min
Затраты электроэнергии на участке движения с постоянной скоростью вычисляются по формуле:
(10.7)
где wоу – основное удельное сопротивление движению поезда на участке движения с постоянной скоростью, Н/кН. Рассчитывается для каждого значения скорости Vп;
Скорость, км/ч 40 50 60 70 80 wоу, Н/кН  1.77 1.97 2.19 2.45 2.73 Sу – путь, пройденный поездом на участке движения с постоянной скоростью, м.
Sу = Sпер – Sрп – Sров – Sра – Sрт – Sдт, (10.8)
где Sпер – длина рассчитываемого перегона, м;
Sрп – путь пуска, м;
Sров – путь разгона до выхода на максимальную ступень ослабления возбуждения, м;
Sра – путь разгона на автоматической характеристике, м;
Sрт – путь рекуперативного торможения, м;
Sдт – путь дотормаживания, м.
(10.9)
Величины Sрп, Sров, Sра вычислены при расчете Аwp. Величины Sрт и Sдт вычисляются аналогичным образом.
Потери электроэнергии при пуске вычисляются как доля от расхода электроэнергии при разгоне до скорости выхода на безреостатную позицию параллельного соединения ТЭД:
(10.10)
где wоп – усредненное основное удельное сопротивление движению поезда на пути пуска, Н/кН;
kп – коэффициент пусковых потерь.
Для электровоза ВЛ11М при нечетном числе секций kп = 0,5; при четном числе секций .
В случае, если Vп < Vр в формулу для Апп подставляется величина V = Vп; величина Sрп вычисляется по формуле (48). В случае, если Vп ( Vр в формулу для Апп подставляется величина V = Vр; величина Sрп принимается из расчетов Аwpп.
(10.11)
где Iсн – расчетный ток, потребляемый на собственные нужды электровоза при номинальном напряжении в контактной сети, А;
Тх – расчетное время хода по перегону, мин.
Расчетное время хода поезда по перегону определяется как суммарное время прохождения отдельных участков кривой движения:
Тх = tп + tов + tа + tу + tрт + tдт, (10.12)
где tп – время пуска, мин;
tов – время разгона до выхода на максимальную ступень ослабления возбуждения, мин;
tа – время разгона на автоматической характеристике, мин;
tу – время движения с постоянной скорости, мин;
tрт – время рекуперативного торможения, мин;
tдт – время дотормаживания, мин.
Величины tп, tов, tа вычислены при расчете Аwp. Величины tрт и tдт вычисляются аналогичным образом. При этом приращение скорости на участках рекуперативного торможения и дотормаживания принимается по табл.10.1
Величина tу вычисляется по формуле:
(10.13)
При рекуперативном торможении количество электроэнергии, возвращаемое в контактную сеть равно разности кинетической энергии поезда в начале и конце рекуперативного торможения за вычетом расхода электроэнергии на преодоление сопротивления движению на пути рекуперативного торможения:
(10.14)
где wорт – усредненное основное удельное сопротивление движению поезда на пути рекуперативного торможения, Н/кН.
Результаты расчетов по данному пункту следует оформить в виде табл.9.
Величина Ат, приведенная в табл.11.1 является расходом электроэнергии на движение поезда по перегону без учета рекуперации:
Ат = Ак + Аwр + Аwп + Апп + Асн. (10.15)
11. Расчет удельного расхода электроэнергии.
Удельным расходом электроэнергии на железнодорожном транспорте называется расход электроэнергии на выполнении единицы перевозочного процесса. В грузовом движении это величина электроэнергии, затраченной на единицу выполненной работы. Размерность удельного расхода электроэнергии .
Удельный расход электроэнергии определяется выражением:
(11.1)
Для оценки эффективности применения рекуперативного торможения на участке может быть использована величина удельного расхода электроэнергии без учета рекуперации:
(11.2)
Таблица 11.1
Vп, км/ч 40 50 60 70 80 Формула tп, мин 1.33 1.63 1.63 1.63 1.63 ,∆Vi – по табл.10.1 tов, мин   0.04 0.45 0.846 0.94 tа, мин       0 0.433 tу, мин 47.17 37.29 30.83 26.12 22.58 tрт, мин 0.76 1.06 1.36 1.66 1.96 tдт, мин 0.42 0.42 0.42 0.42 0.42 Тх, мин 49.68 40.44 34.69 30.676 27.96 Тх = tп + tов + tа + tу + tрт + tдт Sрп, м 443 665 665 665 665 Sров, м     42 149 184 Sра, м       0 27 Sу, м 31446 31073 30829 30471 30108 Sу = Sпер – Sрп – Sров – Sра –
–Sрт – Sдт Sрт, м 160 311 513 764 1065 Sдт, м 51 51 51 51 51 Ак, кВт(ч 53 82 118 161 211 Апп, кВт(ч 44.9 89.1 66.9 66.9 66.9 (10.10) Асн, кВт(ч 100.9 82.1 70.4 62.3 56.8 Аwрп, кВт(ч 7.84 11.76 11.76 11.76 11.76 Аwров,кВт(ч 0.00 0.00 0.96 3.42 4.22 Аwра, кВт(ч 0.00 0.00 0.00 0.00 0.71 Аwр, кВт(ч 7.84 11.76 12.73 15.18 16.70 Аwр = Аwрп + Аwров + Аwра Аwп, кВт(ч 616.5 656.2 705.2 757.7 818.4 Ат, кВт(ч 831 933 986 1078 1186 Ат = Ак + Аwр + Аwп + Апп + Асн Ар, кВт(ч 35.10 57.13 83.73 114.93 150.72 (10.14) А, кВт(ч 795.4 876.1 902.6 963.5 1035.2 А = Ак + Аwр + Аwп + Апп + Асн – Ар абр,Вт(ч/т(км 9.639 10.832 11.448 12.517 13.765 а, Вт(ч/т(км 9.232 10.169 10.477 11.183 12.015 Построение графиков: а = ((Тх), абр = ((Тх).
Рис. 11.1 графики удельного расхода электроэнергии на тягу поезда.
литература
Правила тяговых расчетов для поездной работы. – М.: Транспорт, 1985. 287 с.
Осипов С.И. и др. Основы локомотивной тяги. – М.: Транспорт, 1979. 440 с.
Гребенюк П.Г., Долганов А.Н., Скворцива А.И. Тяговые расчеты. Справочник. М.: Транспорт, 1987, 272 с.
18