Электроснабжение железных дорог. исследование мгновенных схем электрифицированного участка при различных схемах питания тяговой сети (стр. 4 )

Отметим, что подобно тому, как это делалось при расчете потерь напряжения в линиях постоянного тока, потери напряжения в формулах (23) и (31) можно представить в виде двух слагаемых , и для многопутных участков. Формулы для , и в случае однопутных участков и двухпутных с полным параллельным соединением путей будут аналогичны формулам при постоянном токе. Разница состоит в том, что взамен и , как и при одностороннем питании, подставляются приведенные там значения в зависимости от того, что определяется: потеря напряжения в контактной сети, рельсах или во всей тяговой сети, для синусоидального тока (первая гармоника) или для выпрямленного тока.

Двухпутные (многопутные) участки с раздельным питанием проводов отдельных путей. Нагрузки фидеров и плеч подстанции определяют, как и для линий с параллельным соединением проводов, по формулам (27) – (30).

Особенности расчета потерь напряжения на двухпутном участке при раздельной работе путей заключаются в необходимости учета индуктивного влияния различных токов и контактных подвесок обоих путей друг на друга.

Однако принцип индуктивной развязки позволил учесть влияние токов тяговой сети одного пути на потери напряжения в сети другого через эквивалентное сопротивление рельсов.

Поэтому потерю напряжения до нагрузки с номером на первом пути двухпутного участка можно найти из выражения

, (34)

где и – число нагрузок соответственно на первом и втором путях;

– потеря напряжения, вызванная нагрузкой рассматриваемого поезда;

– потеря напряжения до рассматриваемого поезда, вызванная нагрузкой поезда , расположенного на том же пути;

– тот же, но вызванная только в рельсах нагрузкой поезда , расположенного на другом пути.

Двухпутные (многопутные) участки с узловой схемой питания. При узловой схеме, так же как и при более простых схемах постоянного и переменного тока, остается справедливым обычный способ распределения токов. Воспользовавшись этим, можно найти потерю напряжения до некоторой нагрузки на первом пути:

, (35)

где

– потеря напряжения до -го поезда при раздельной работе путей и подстанции в точке С;

– составляющая потери напряжения до -го поезда от нагрузки подстанции в точке С, полученной в результате разноса всех токов между подстанцией и постом.

4 Компьютерная модель «Расчет токов фидеров»

Компьютерная модель представляет собой программу, предназначенную для расчета токов фидеров тяговых подстанций с учетом различных схем питания тяговой сети: односторонняя схема, раздельное питание; двусторонняя схема, раздельное питание и двусторонняя схема, параллельное питание для постоянного и переменного тока. Участок получает питание от трех тяговых подстанций А, В, С (рисунок 3).

В программе предусмотрена длина межподстанционных зон протяженностью от 0 до 25 км для участков постоянного тока и от 0 до 60 км и более для переменного тока. Результаты расчетов токов фидеров представляются в виде графических зависимостей.

В основу программы положен алгоритм расчета токов фидеров. Алгоритм предусматривает выбор схемы питания тяговой сети и выбор рода тока (постоянный, переменный); ввод значений токов для исследуемого участка, полученных заранее в ходе тяговых расчетов с шагом 1 км.

На основании исходных данных в соответствии с алгоритмом выполняется расчет токов фидеров. Далее предусматривается вывод результатов на экран в виде графических зависимостей.

Компьютерная модель «Расчет токов фидеров» разработана в среде программирования DELPHI. Языком программирования в данной среде является Object Pascal.

 

Рисунок 3 – Схема расположения тяговых подстанций

5 Порядок работы с компьютерной моделью

Подготовительный этап работы на компьютерной модели включает в себя изучение основных принципов расчета токов фидеров на основе существующей учебной и нормативной литературы.

Следующим этапом является запуск программы. Запуск может быть осуществлен из окна «Проводник» системы Windows путем запуска файла «Work1.exe». В этом случае происходит автоматическое раскрытие диалогового окна программы. Далее с помощью клавиатуры и «мыши» пользователь вводит исходные данные (рисунок 4). После нажатия кнопки «Random» производится расчет величин токов для заданной схемы питания и на экран автоматически выводятся результаты расчета (рисунок 5). Также предусматривается вывод на экран в табличной и графической форме результатов отдельно по каждой зоне (рисунки 6, 7).

На заключительном этапе пользователь визуально, с экрана, оценивает результаты или производит их распечатку. Для завершения работы необходимо выбрать в меню программу «Выход».

В рассмотренной модели выполняется расчет мгновенных схем с определением только токов фидеров при условии известных заранее поездных токов, вводимых пользователем с шагом один километр. Если ток поезда по заданию является неизменным на всем участке пути, а также требуется определять потери напряжения, то необходимо использовать компьютерную модель «Расчет мгновенных схем».

Рисунок 4 – Выбор схемы питания

 

Рисунок 5 – Ввод значений токов

 

Рисунок 6 – Результаты в общем виде

 

Рисунок 7 – Результаты для одной зоны

6 Компьютерная модель «Расчет мгновенных схем»

Компьютерная модель представляет собой программу, предназначенную для расчета мгновенных схем постоянного тока при различных схемах питания участка. За основу модели принят однопутный и двухпутный участок системы постоянного тока протяженностью 20 км. В модели предусмотрена возможность определения токов фидеров подстанции и потерь напряжения, как для одной расчетной нагрузки, находящейся на фидерной зоне, так и при наличии, кроме расчетной, ряда нагрузок на участке. При этом токи и потери напряжений представляются в конечном итоге графическими зависимостями от расстояния. Также предусмотрена возможность проводить расчет с учетом уравнительного тока.

В основу программы положен алгоритм расчета мгновенных схем участка постоянного тока. Алгоритмом предусматривается:

а) ввод исходных параметров (числа путей, величин токов и местоположения поездов, сопротивления тяговой сети, напряжения на шинах подстанции);

б) идентификация участка (однопутный, двухпутный);

в) определение схемы питания участка и ее расчет;

г) вывод результата на экран в виде графических зависимостей.

Программа разработана в среде программирования DELPHI, языком программирования в данной среде является Object Pascal.

7 Порядок работы на компьютерной модели

«Расчет мгновенных схем»

Подготовительный этап работы на компьютерной модели включает в себя изучение основных принципов расчета мгновенных схем на основе существующей учебной и нормативной литературы, а также разделов 1 – 3 методических указаний.

Следующим этапом является запуск программы, который может быть осуществлен из окна «Проводник» системы Windows путем запуска файла «MZD 2.exe.». При этом происходит автоматическое раскрытие диалогового окна программы. Запуск программы можно осуществить также с помощью ярлыка, установленного в диалоговом окне программы.

Далее с помощью клавиатуры и «мыши» пользователь вводит исходные данные. После нажатия кнопки «Расчет» производится расчет параметров заданной схемы питания. Затем необходимо нажать кнопку «Построение графиков», и на экране появятся результирующие графические зависимости расчетных параметров.

На заключительном этапе исследований пользователь визуально, с экрана, оценивает результаты или производит их распечатку. Для завершения работы необходимо выбрать в меню программу «Выход».

На основе рассмотренной модели может быть установлено влияние различных схем питания контактной сети на показатели работы системы электроснабжения на участке для заданных условий размещения одного или несколько поездов, с учетом и без учета влияния уравнительного тока.

8 Программа лабораторной работы

8.1 Изучить следующие схемы питания:

·  схема раздельного питания;

·  схема параллельного питания;

·  схема узлового питания;

·  схема кольцевого питания.

8.2 Определить токи фидеров подстанций и потери напряжения для расчетных схем.

8.3 Построить графические зависимости потерь напряжения и токов фидеров подстанций в зависимости от расположения поезда для заданных преподавателем схем питания.

8.4 На компьютерной модели провести исследования по определению влияния сопротивления тяговой сети при различных ее конфигурациях на параметры мгновенных схем. Подтвердить результаты исследования графическими зависимостями.

8.5 Составить отчет и дать объяснение полученным результатам.

9 Контрольные вопросы

9.1. Классификация схем питания контактной сети и их сравнительная характеристика.

9.2. Методика расчета мгновенных схем при одностороннем питании тяговой сети.

9.3. Методика расчета мгновенных схем при двустороннем питании тяговой сети.

9.4. Правило переноса токов.

9.5. Влияние потерь напряжения в контактной сети на работу электрифицированного участка.

9.6. Нормы напряжения в тяговой сети постоянного и переменного тока.

9.7. Влияние параметров тяговой сети на работу подвижного состава и показатели работы электрифицированного участка.

10 Библиографический список

1. Марквардт, К. Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог: учебник для вузов ж. д. Трансп / . – М. : Транспорт, 1982. – 528 с.

2. Миллер, Т. Использование Delphi 3: специальное издание / Т. Миллер [и др.] : пер. с англ. – Киев : Диалектика, 1997. – 768 с.

3. Быкадоров, А. Л. Электроснабжение электрических железных дорог: методические указания к лабораторным работам / , , . – Ростов н/Д : РГУПС, 1994. – 24 с.