реферат
Главная

Рефераты по зарубежной литературе

Рефераты по логике

Рефераты по маркетингу

Рефераты по международному публичному праву

Рефераты по международному частному праву

Рефераты по международным отношениям

Рефераты по культуре и искусству

Рефераты по менеджменту

Рефераты по металлургии

Рефераты по муниципальному праву

Рефераты по налогообложению

Рефераты по оккультизму и уфологии

Рефераты по педагогике

Рефераты по политологии

Рефераты по праву

Биографии

Рефераты по предпринимательству

Рефераты по психологии

Рефераты по радиоэлектронике

Рефераты по риторике

Рефераты по социологии

Рефераты по статистике

Рефераты по страхованию

Рефераты по строительству

Рефераты по схемотехнике

Рефераты по таможенной системе

Сочинения по литературе и русскому языку

Рефераты по теории государства и права

Рефераты по теории организации

Рефераты по теплотехнике

Рефераты по технологии

Рефераты по товароведению

Рефераты по транспорту

Рефераты по трудовому праву

Рефераты по туризму

Рефераты по уголовному праву и процессу

Рефераты по управлению

Курсовая работа: Расчет системы электроснабжения участка постоянного тока

Курсовая работа: Расчет системы электроснабжения участка постоянного тока

Федеральное агентство ж/д транспорта

Уральский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Электрическая тяга»

Курсовая работа

по дисциплине

«Электрические железные дороги»

на тему: «Расчет системы электроснабжения участка

постоянного тока»

Проверил

Выполнил

Ветлугина О.И.

студент шифр 00/03-л/к-1416

Слободчиков Д.В.

Екатеринбург
2005

Содержание

Введение.......................................................................................................... 3

1. Исходные данные……………………….....................................................4

1.1Общие данные................................................................................…………….4

1.2 Индивидуальные данные…..........................................................………….4

2 Анализ исходных данных........................................................................... 5

2.1 Схема питания тяговой сети участка и схема соединения рельсовых нитей....………………………………………………………………..................5

2.2 Определение сопротивления тяговой сети................................      ……………7

3 Построение графика движения поездов...................................................….10

4 Выбор сечения графика движения поездов...............................................12

5 Определение токов фидеров и тяговых подстанции.................................14

6 Составление и расчет мгновенных схем...................................................20

7 Расчет мощности тяговой подстанции станции Б......................................30

Заключение.....................……........................................................................32

Список литературы...................................................…….............................33


Введение

Система электроснабжения электрифицированных железных дорог отличается от систем электроснабжения промышленных предприятий тем, что от нее получают питание движущиеся поезда, не тяговые железнодорожные потребители, промышленные, сельскохозяйственные и коммунальные потребители, находящиеся в зоне электрифицированной линии, также отличается по предъявляемым к ним требованиям, условиям работы, используемому оборудованию и устройствам и по задачам, решаемым ими.

Устройства электроснабжения обладают высокой надежностью работы, бесперебойностью электроснабжения, экономичностью. Широко применяются и разрабатываются новые, более совершенные и экономичные методы обслуживания и диагностического контроля элементов системы электроснабжения.

На тяговых подстанциях установлены более экономичные и совершенные преобразовательные агрегаты, коммутационное оборудование, внедрена автоматика и телемеханика, позволяющие повысить надежность работы и сократить численность обслуживающего персонала.

На контактной сети улучшаются конструкции подвесок, методы их контроля, обслуживания и ремонта, снижается износ контактных проводов при токосъеме.

С внедрением электрической тяги высокими темпами развивается транспортная электроэнергетика. Вдоль железных дорог проводится модернизация оборудования;

устройства электроснабжения переводятся на телеуправление.

Все это предопределило особенности теории работы таких систем, методов их расчетов и проектирования и привело к появлению науки об электроснабжении электрифицированных железных дорог.

Целью данной курсовой работы является расчет системы электроснабжения участка постоянного тока методом равномерного сечения графика. Для этого необходимо решить ряд задач:

-построить график поездов;

-определить токи фидеров;

-составить и рассчитать мгновенные схемы;

-рассчитать мощность тяговой подстанции;

-рассчитать коэффициент полезного действия.


1 Исходные данные

1.1 Общие данные

1.1.1 Участок А - Б - В - двухпутный, звеньевой с автоблокировкой длиной l = 24 км.

1.1.2 Тип рельсов и их длина - Р 75 длиной 25 м.

1.1.3 Тип графика движения - параллельный с однотипными поездами.

1.1.4 Схема питания тяговой сети - узловая. Посты секционирования расположены в середине каждой межподстанционной зоны.

1.1.5 Расположение тяговых подстанций на участке - тяговые подстанции расположены на станциях А, Б, В.

1.1.6 Напряжение на шинах тяговых подстанций - 3300 В.

1.1.7 Графики тока, потребляемого электровозом при движении по участку, приведены на рисунках 3 и 4.

1.1.8 Доля трансформаторной мощности тяговой подстанции, приходящаяся на районную нагрузку - 30%.

1.1.9 Типподвески-М-95+2МФ-100+А-185

1.2 Индивидуальные данные

1.2.1 Техническая скорость движения:

-  в четном направлении...... .60 км/ч;

-  в нечетном направлении... .60 км/ч.

1.2.2 Длина перегона:

- между станциями А и Б – 9,6км;

- между станциями Б и В – 14,4км.

1.2.3 Интервал попутного следования - 10 мин. Остановок поезд не делает.


2 Анализ исходных данных

2.1 Схема питания тяговой сети участка и схема соединения рельсовых нитей

На рисунке 1 представлена принципиальная схема соединения рельсовых нитей на двухпутном участка при двухниточных рельсовых цепях автоблокировки с помощью путевых дросселей.

1 - изолирующий стык; 2 - стыковое соединение; 3 - дроссель-трансформатор;

4 - междурельсовый соединитель.

Рисунок 1 - Принципиальная схема соединения рельсовых нитей на двухпутном участке при двухниточных рельсовых цепях

На рисунке 2 представлена схема питания тяговой сети участка.


 
Подпись: Рисунок  2 – Схема питания тяговой сети участка


2.2 Определение сопротивления тяговой сети

Сопротивление контактной сети rкс, Ом/км, определяется по формуле

 (2.1)

где Sкс - проводимость контактной сети, которая определяется по формуле

 (2.2)

Где  - сопротивление 1км несущего троса при 20° С,

= 0,2 Ом/км;

 - сопротивление 1км контактного провода при 20° С,

 = 0,177 Ом/км;

По формуле 2.1 находят сопротивление контактной сети

Значение сопротивления рельсового пути с рельсовыми звеньями длиной 25м могут быть получены согласно /1, таблица 2.3 / умножением на коэффициент 0,92

Сопротивление тяговой сети определяется по формуле

 (2.3)


3 Построение графика движения поездов

Наиболее тяжелые условия работы системы электроснабжения будут при пропуске по участку максимального количества поездов, т.е. при движении поездов с минимальным интервалом попутного следования.

Для построения графика движения поездов необходимо знать:

- время отправления каждого поезда с начальной станции;

- время хода по перегонам;

- время стоянки на промежуточных станциях.

Если перегонные времена хода одинаковы у всех поездов, то получается параллельный график движения поездов. В настоящей работе предусматривается движение поездов без остановки на промежуточной станции Б.

Времена хода по перегонам (участку) могут быть получены с помощью тяговых расчетов или по заданной технической скорости движения. В этом случае время хода по участку определяется из выражения

 (3.1)

где tx - время хода в мин;

l - длина участка в км;

Vt - техническая скорость движения в км/ч.

Прибавляя к времени отправления поезда время хода по участку, получим время прибытия поезда на конечную станцию, отмечая его на графике движения. После этого точки отправления и прибытия поезда соединяются прямой линией, т.е. получается одна нитка графика движения. Остальные нитки получают, проводя параллельные линии со сдвигом по времени на величину интервала попутного следования 10. Такие построения выполняются для четного и нечетного направления движения с указанием у каждой линии номера поезда.

В курсовой работе изображается график движения для интервала времени от 0...1 ч. Время отправления первого четного и нечетного поезда выбирается по усмотрению студента. При этом необходимо обеспечить условие недопустимости одновременного отправления и прибытия поездов на каждую из станций.

При параллельном графике движения и однотипных поездах положение поездов на участке и нагрузке фидеров тяговых подстанций повторяется с периодом, равным интервалу времени между поездами, поэтому можно ограничиться исследованием графика движения на протяжении времени, равному интервалу попутного следования.

На рисунке 5 представлен график движения поездов.


4 Выбор сечения графика движения поездов

Сначала строится график движения поездов (копируется с ранее построенного) для интервала времени, равного интервалу попутному следования.

Затем на оси времени с равным интервалом 1 мин намечаются точки, через которые проводятся вертикальные линии, которые и будут являться сечением графика движения. Точки пересечения вертикальной линии с нитками графика движения определяют положения поездов в фидерной зоне, а токи фидеров находятся по соответствующим кривым. В результате для каждого сечения графика движения может быть составлена мгновенная схема.

На рисунке 6 представлен график движения поездов с сечениями.


5 Определение токов фидеров и тяговых подстанций

При одинаковых напряжениях на тяговых подстанциях и одинаковых площадях поперечного сечения контактных проводов обоих путей ток каждого электровоза может быть легко разложен на токи фидеров тяговых подстанций следующим образом.

Сначала находится распределение тока электровоза между подстанциями, затем определяются токи фидеров. При наличии нескольких поездов в межподстанционной зоне ток каждого фидера находится методом наложения нагрузок - как сумму токов от каждой нагрузки. Так для схемы на рисунке 7 при расположении поезда левее поста секционирования, который находится посередине межподстанционной зоны, токи фидеров от каждой нагрузки находятся по формулам:

 (5.1)

 (5.2)

Где  - токи подстанций А и Б соответственно;

 - расстояние от левой подстанции до электровоза;

 - расстояние фидерной зоны.

При расположении поезда правее поста секционирования токи фидеров будут определяться по формулам:

 (5.3)

 (5.4)

Аналогичные выражения могут быть получены и для движения поезда по другому пути:

 (5.5)

 (5.6)

 (5.7)

 (5.8)


Рисунок 7- Мгновенная схема и токораспределение при узловой схеме питания

Результаты расчетов распределения тока электровоза по фидерам для каждой межподстанционной зоны и каждого направления движения занесены в таблицы 1 и 2.

Таблица 1 – Положение поездов, их нагрузки и токи фидеров в межподстанционной зоне А-Б

Номер мгновенной схемы Момент времени Условный номер поезда

lЭ,

км

IЭ,

А

А1

А2

Б1

Б2

1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 0 0 1000 0 1000 0 0
1 0 13л 4,8 1180 295 295 295 295
всего 295 1295 295 295
2 1 1 1000 52 844 52 52
2 1 13л 3,9 1100 223 430 223 223
всего 276 1273 276 276
3 2 1,8 2000 188 1438 188 188
3 2 13л 2,9 1040 157 569 157 157
всего 345 2006 345 345
4 3 2,8 1920 280 1080 280 280
4 3 13л 1,9 0 0 0 0 0
всего 280 1080 280 280
5 4 3,8 1560 309 634 309 309
5 4 13л 0,9 0 0 0 0 0
всего 309 634 309 309
6 5 4,7 1620 397 430 397 397
6 5 13л 0 0 0 0 0 0
всего 397 430 397 397
7 6 2п 5,6 1520 317 317 317 570
7 6 15п 8,6 0 0 0 0 0
всего 317 317 317 570
8 7 2п 6,6 1440 225 225 225 765
8 7 15п 7,7 1340 133 133 133 942
всего 358 358 358 1707
9 8 2п 7,5 1400 153 153 153 941
9 8 15п 6,8 1280 187 187 187 720
всего 340 340 340 1661
10 9 2п 8,5 0 0 0 0 0
10 9 15п 5,8 1220 241 241 241 496
всего 241 241 241 496

Таблица 2 – Положение поездов, их нагрузки и токи фидеров в межподстанционной зоне Б-В

Номер мгновенной схемы Момент времени Условный номер поезда

lЭ,

км

IЭ,

А

Б3

Б4

В1

В2

1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 0 16л 0,1 0 0 0 0 0
1 0 15л 5,7 0 0 0 0 0
1 0 14л 9,4 0 0 0 0 0
всего 0 0 0 0
2 1 16л 0,7 0 0 0 0 0
2 1 15л 3,8 0 0 0 0 0
2 1 14п 10,2 1300 190 190 190 731
2 1 1п 14,4 1000 0 0 0 1000
всего 190 190 190 1731
3 2 16л 2 0 0 0 0 0
3 2 15л 2,9 0 0 0 0 0
3 2 14п 11 1420 168 168 168 917
3 2 1п 13,4 1000 35 35 35 896
всего 202 202 202 1813
4 3 16л 3 0 0 0 0 0
4 3 15л 1,9 0 0 0 0 0
4 3 14п 11,9 1560 135 135 135 1154
4 3 1п 12,4 2000 139 139 139 1583
всего 274 274 274 2737
5 4 16л 4 0 0 0 0 0
5 4 15л 0,9 0 0 0 0 0
5 4 14п 12,7 0 0 0 0 0
5 4 1п 11,4 1840 192 192 192 1265
всего 192 192 192 1265
6 5 16л 4,9 0 0 0 0 0
6 5 15л 0 0 0 0 0 0
6 5 14п 13,5 0 0 0 0 0
6 5 1п 10,4 1600 222 222 222 933
всего 222 222 222 933
7 6 16л 5,9 0 0 0 0 0
7 6 14п 14,4 0 0 0 0 0
7 6 1п 9,5 1410 240 240 240 690
всего 240 240 240 690
8 7 16л 6,8 440 104 128 104 104
8 7 1п 8,5 1460 299 299 299 563
всего 403 427 403 667
9 8 16п 7,8 -460 -105 -105 -105 -144
9 8 1п 7,5 1520 364 364 364 428
всего 259 259 259 284
10 9 16п 8,8 0 0 0 0 0
10 9 6,4 1580 351 527 351 351
всего 351 527 351 351

Ток тяговой подстанции находится как сумма токов всех её фидеров. Результаты токов фидеров т токов тяговых подстанций представлены в таблице 3.


Таблица 3 – Токи фидеров и тяговых подстанций

Момент времени сечения графика,

мин

Токи фидера, А Ток подстанций, А
А1 А2 Б1 Б2 Б3 Б4 В1 В2 А Б В
0 295 1295 295 295 0 0 0 0 1590 590 0
1 276 1273 276 276 190 190 190 1731 1549 930 1921
2 345 2006 345 345 202 202 202 1813 2351 1094 2015
3 280 1080 280 280 274 274 274 2737 1360 1109 3011
4 309 634 309 309 192 192 192 1265 943 1001 1457
5 397 430 397 397 222 222 222 933 827 1238 1156
6 317 317 317 570 240 240 240 690 633 1366 930
7 358 358 358 1707 403 427 403 667 715 2895 1070
8 340 340 340 1661 259 259 259 284 680 2518 543
9 241 241 241 496 351 527 351 351 483 1615 702
Сред 316 797 316 633 233 253 233 1047 1113 1436 1280
эф. Токи 319 974 319 828 255 287 255 1318

 

По данным таблицы 3 строятся зависимости токов фидеров и подстанций от времени. На рисунках 8 и 9 представлены зависимости токов фидеров от времени на участке А-Б и участке Б-В соответственно.

На рисунке 10 представлены зависимости токов подстанций от времени.


6 Составление и расчет мгновенных схем

По данным таблиц 1 и 2 составляются мгновенные схемы, которые оформляются так, как показано на рисунках 11, 12 и 13. Зная токи фидеров, и используя первый закон Кирхгофа, можно легко определить распределение токов по отдельным частям сети.

Для каждой мгновенной схемы необходимо рассчитать потери напряжения до каждого поезда и потери мощности в сети, которые находятся по следующим выражениям:

 (6.1)

 (6.2)

где    ДU    - потеря напряжения до i-ого поезда, В;

r        - сопротивление тяговой сети. Ом/км;

Iсj       - ток, протекающий по участку сети длиной Lj, км;

Ii        - ток i-ого поезда, А;

к        - число участков сети от ближайшей подстанции до i-ого поезда;

DР     - потери мощности, кВт;

n       - число поездов в фидерной зоне.

Расчет DU и DР для схемы №1 на рисунке 11 при r = 0,0684 Ом/км

Подобные расчеты выполняются для всех мгновенных схем одной и другой межподстанционных зон. Результаты расчетов представлены в таблице 4.

Для каждой потери напряжения до каждого поезда необходимо рассчитать напряжение на токоприёмнике электровоза в четном и нечетном направлений

 (6.3)

Результаты расчетов представлены в таблице 4.

Среднее значение потери мощности в сети в целом для участка определяется по формуле (6.4)

 (6.4)

Таблица 4 – Падения напряжения до каждого поезда, потери мощности в сети и напряжение на токоприёмнике электровоза

 схемы

поезда

l,

км

Iэ,

А

ДUэ,

В

Uэ,

В

ДU,

В

ДР,

кВт

1 2 3 4 5 6 7 8
1 0 1000 0 3300 0 0
1 13л 4,8 1180 387 2913 387 457
2 1 1000 68 3232 68 68
2 13л 3,9 1100 293 3007 293 323
3 1,8 2000 246 3054 246 492
3 13л 2,9 1040 206 3094 206 215
4 2,8 1920 368 2932 368 706
4 13л 1,9 0 0 3300 0 0
5 3,8 1560 405 2895 405 633
5 13л 0,9 0 0 3300 0 0
6 4,7 1620 521 2779 521 844
6 13л 0 0 0 3300 0 0
7 2п 4 1520 416 2884 416 632
7 15п 1 0 0 3300 0 0
8 2п 3 1440 295 3005 295 426
8 15п 1,9 1340 174 3126 174 233
9 2п 2,1 1400 201 3099 201 282
9 15п 2,8 1280 245 3055 245 314
10 2п 3,8 0 0 3300 0 0
10 15п 1,1 1220 92 3208 92 112
11 16л 0,1 0 0 3300 0 0
11 15л 5,7 0 0 3300 0 0
11 14л 5 0 0 3300 0 0
12 16л 0,7 0 0 3300 0 0
12 15л 3,8 0 0 3300 0 0
12 14п 4,2 1300 373 2927 373 486
12 1п 0 1000 0 3300 0 0
13 16л 2 0 0 3300 0 0
13 15л 2,9 0 0 3300 0 0
13 14п 3,4 1420 330 2970 330 469
13 1п 1 1000 68 3232 68 68
14 16л 3 0 0 3300 0 0
14 15л 1,9 0 0 3300 0 0
14 14п 2,5 1560 267 3033 267 416
14 1п 2 2000 274 3026 274 547
15 16л 4 0 0 3300 0 0
15 15л 0,9 0 0 3300 0 0
15 14п 1,6 0 0 3300 0 0
15 1п 3 1840 378 2922 378 695
16 16л 4,9 0 0 3300 0 0
16 15л 0 0 0 3300 0 0
16 14п 0,9 0 0 3300 0 0
16 1п 4 1600 438 2862 438 700
17 16л 5,9 0 0 3300 0 0
17 14п 0 0 0 3300 0 0
17 1п 4,9 1410 473 2827 473 666
18 16л 6,8 440 205 3095 205 90
18 1п 5,9 1460 589 2711 589 860
19 16п 6,6 -460 -208 3508 -208 96
19 1п 6,9 1520 717 2583 717 1090
20 16п 5,6 0 0 3300 0 0
20 6,4 1580 692 2608 692 1093
Всего 13013

ДРср

651

Среднее значение потери мощности в сети в целом для участка составило Д Рср = 651 кВт.

По результатам расчётов строятся зависимости напряжения на токоприемнике электровоза от пути, пройденного поездом, которые представлены на рисунке 14.

На рисунке 15 представлена зависимость потери мощности ДРср от времени.

На дорогах постоянного тока напряжение на токоприемнике электровоза не должно быть меньше 2700 В. Тогда при заданном напряжении на шинах тяговой подстанции – 3300 В, допустимая потеря напряжения составляет

Наибольшее падение напряжения на токоприемнике электровоза составило DUЭ = 521 В. Это меньше допустимой потери напряжения, т.е. удовлетворяет требованию.

Провода подвески проверяются на возможный их перегрев. Для этого сравнивается значение эффективного тока наиболее загруженного фидера с допустимым для данного типа подвески током, значения которого приведены в таблице 2.5 /2/. Для определения эффективного значения тока наиболее загруженного фидера необходимо рассчитать среднее значение квадрата тока этого фидера

 (6.3)

Допустимый ток заданного типа подвески составляет I = 2370 А. Из этого следует, что данный тип подвески подходит для эксплуатации на данном электрифицированном участке.

Минимальное допустимое значение напряжения на токоприемнике составляет UЭ = 2700 В, а минимальное рассчитанное UЭ = 2779 В.


7 Расчет мощности тяговой подстанции станции Б

Средняя мощность тяговой подстанции, отдаваемая в тяговую сеть, определяется по формуле

 (7.1)

Где Uтп - напряжение на шинах тяговой подстанции, UТП = 3300 В;

Iср - средний ток подстанции, Iср = 1436 А.

 кВт.

Необходимая трансформаторная мощность для питания тяговой и районной (нетяговой) нагрузки находится по формуле

 (7.2)

Где Sт - потребная трансформаторная мощность для питания тяговой нагрузки, кВА;

Sр - потребная трансформаторная мощность для питания районной нагрузки, кВА

Kр -коэффициент, учитывающий несовпадение максимумов тяговой и районной нагрузок, Кр = 0,93.

Районная нагрузка определяется по формуле

 (7.3)

Где aр - доля трансформаторной мощности тяговой подстанции, приходящаяся на районную нагрузку aр = 0,30.

Тогда получим

 (7.4)

Потребная тяговая мощность для питания тяговой нагрузки определяется по формуле

 (7.5)

Где Р - средняя мощность тяговой подстанции, отдаваемая в сеть, кВт;

КЗ - коэффициент, учитывающий повышение потребляемой электровозом мощности зимой за счет увеличения сопротивления движению,

КЗ = 1,08;

Ксн - коэффициент, учитывающий мощность собственных нужд электровоза.

Ксн = 1,05;

соs j - коэффициент мощности подстанции, cos j = 0,93.

кВА.

Коэффициент полезного действия тяговой сети рассчитывается по формуле

 (7.6)

Где iа, iб, iв  - средние токи тяговых подстанций А, Б и В, А;

DРср - среднее значение потерь мощности в сети, DРср = 651 кВт.


Заключение

Заданный тип контактной подвески М-95+2МФ-100+А-185 можно применять в условиях рассчитываемой интенсивности движения, т.к. в результате расчета значения критериев не превышают их допустимых значений.

Так минимальное допустимое значение напряжения на токоприемнике составляет UЭ = 2700 В, а минимальное рассчитанное UЭ = 2779 В.

Значение эффективного тока фидера составило Iэфф = 1318 А, а допустимое значение тока наиболее загруженного фидера равна I = 2370 А, что удовлетворяет требованию. Мощность тяговой подстанции Б равняется S = 7454 кВА. Коэффициент полезного действия тяговой сети получился равным h = 0,948. Из полученных зависимостей токов фидеров и подстанций от времени видно, что нагрузки на них распределяются неравномерно.


Список использованной литературы

1. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. - М.:Транспорт, 1982. - 528 с.

2. Ткачев Ю.В. Расчет системы электроснабжения участка постоянного тока. -Екатеинбург, 2001. - 15 с.

3. Звездкин М.Н. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. - М.:Транспорт, 1974. - 168 с.



© 2011 Онлайн база рефератов, курсовых работ и дипломных работ.