WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 41 |

Кроме того, из сети должно быть дополнительно подведено некоторое количество энергии для питания цепей отопления и в пассажирских поездах.

В тех случаях, когда нет кривых тока, потребляемого электровозом, ведущим поезд данного веса, для расчета расхода электроэнергии на тягу используют другие методы. Из них рассмотрим сущность метода расчета по составляющим расхода электроэнергии, а также принципы статистического и базового методов расчета.

Метод расчета по составляющим состоит в последовательном вычислении каждой из них: Aп - потерь электроэнергии при пуске; AWo - потерь на преодоление основного сопротивления движению; Aiк - тоже на преодоление электровозом подъемов и кривых; AПТ - потерь при подтормаживании поезда; AТ0 - при торможении до остановки; AТД - потерь в тяговых двигателях; AС - расхода на собственные нужды э.п.с.. Сумма указанных составляющих дает общий расход энергии А на тягу данного поезда, а сумма расходов энергии всех поездов на участке - общий расход.

Сущность статистического метода состоит в определении среднего значения расхода энергии на тягу на основе оценки корреляционных связей между отдельными составляющими A1, А2,... Аn. При этом общий n расход энергии A = A0 + Ai, где коэффициенты корреляции Кi устанавKi ливают по результатам анализа материалов опытных поездок.

В современных трудных условиях работы железных дорог приобретает большое значение базовый метод планирования расхода электроэнергии на предполагаемый объем перевозочной работы, учитывающий основные параметры этого плана: веса поездов по направлениям, удельные нагрузки вагонов, путевое развитие станций, места установки светофоров и т.д., позволяющий более полно учесть условия эксплуатация на данном участке.

В отношении расхода электроэнергии условия движения поездов, ведомых электровозами на магистральных участках, существенно отличаются от условий движения пригородных электропоездов. При электровозах основная часть электроэнергии тратится на преодоление сопротивления движению и подтормаживание на вредных спусках. Потери в тормозах перед остановками и потери при пуске составляют в этом случае, особенно на двухпутных участках, лишь небольшую часть общего расхода энергии:

они не превышают 10–20%. Наименьший расход энергии получается при движении грузовых поездов на равнинных двухпутных участках с редкими остановками. В пригородном движении, для которого характерны короткие перегоны между остановками, тормозные и пусковые потери достигают 60–70% общего расхода энергии на движение поезда.

Чтобы снизить расход энергии на движение поездов, стремятся прежде всего уменьшить основное сопротивление движению поезда. Для этого необходимо содержать в требуемом состоянии подвижной состав и путь, обеспечивать полновесную загрузку вагонов и повышать средний коэффициент полезного действия э.п.с., уменьшать потери в тормозах на вредных спусках.

В существующих условиях эксплуатации потери энергии в двигателях можно несколько снизить, широко применяя регулирование их возбуждения, так как при средних и больших нагрузках двигателя заметную роль играет уменьшение потерь в цепи возбуждения. Значительно ухудшается КПД двигателей и преобразователей при работе в режиме пониженного напряжения. Они спроектированы так, что их максимальный КПД обеспечивается при номинальном напряжении. Поэтому следует избегать езды на последовательном соединении тяговых двигателей или на позициях пониженного напряжения э.п.с. с преобразователями.

Очень велик расход энергии на вентиляцию преобразователей и тяговых двигателей электровозов переменного тока: в некоторых случаях он достигает 15% общего расхода энергии. Регулируя частоту вращения вентиляторов в зависимости от нагрузки тяговых двигателей, можно уменьшить количество потребляемой ими энергии в 2,5–3 раза.

Заметную экономию электрической энергии дают ускоренные трогание и разгон поезда: чем больше ток тягового двигателя, тем выше ускорение поезда, меньше скорость выхода на номинальную характеристику э.п.с. и меньше время потребления этого тока из контактной сети.

При ускоренном пуске (на рис. 1.18 этому соответствуют величины с индексом 1) экономия электрической энергии достигается за счет: сокращения потерь в пусковых резисторах (эти потери прямо пропорциональны квадрату скорости выхода на номинальную характеристику: Vп1

Экономия электрической энергии за счет ускоренного пуска более ощутима при движении электропоездов, чем электровозов на магистральных участках, так как в пригородном движении более часто происходят пуски и остановки.

Увеличение замедления в процессе торможения при данной технической скорости также приводит к снижению расхода энергии, но не в столь значительной степени, как увеличение пускового ускорения.

Рис. 1.18. Влияние изменения скорости движения V1(t), V2(t) и токов I1(t), I2(t) э.п.с. на расход электроэнергии в двух режимах (индексы 1 и 2) при одном и том же времени Т хода по перегону. Пуск в режиме 1 более интенсивный: ускорение aП1>aП2, время tП1

Существенную экономию электрической энергии дает применение рекуперативного торможения. На магистральных электрических железных дорогах рекуперация применяется преимущественно для торможения на крутых затяжных спусках. На горных участках при этом получают в среднем 12-15% экономии электрической энергии. При электропоездах эффект рекуперации проявляется в процессе торможения перед остановками. Так как потери в их тормозах достигают 40-50% общего расхода электроэнергии, то, применяя рекуперацию, можно получить экономию энергии в размере 20-30%.

Кроме того, при рекуперативном торможении, как и любом другом виде электрического торможения, значительно уменьшается износ тормозных колодок и бандажей, что дает экономический эффект, соизмеримый со стоимостью сэкономленной энергии.

Как при электровозной, так и при мотор-вагонной тяге существенное влияние на расход электрической энергии оказывает организация движения поездов. Потери энергии в случае непредвиденных остановок перед запрещающими сигналами, движение на станциях по предупреждениям с пониженной скоростью и т.п. связаны, как правило, с дополнительными торможениями поезда, а при полной остановке и с дополнительными пусками, т.е. с дополнительным расходом электроэнергии.

Существенное уменьшение расхода энергии можно было бы получить, снижая скорость движения, так как при этом уменьшились бы сопротивление движению и потери в тормозах перед остановками. Однако расход энергии не может служить единственным критерием для выбора оптимального режима работы поезда, так как снижение скорости может вызвать потери в эксплуатации, превышающие стоимость сэкономленной энергии. Поэтому режим движения поезда выбирают на основании экономических расчетов, учитывая, с одной стороны, расходы, зависящие от скорости движения, а с другой - от количества израсходованной энергии.

Из всех вариантов, отвечающих заданным техническим требованиям, выбирают оптимальный, т.е. требующий наименьших приведенных затрат на перевозку грузов или пассажиров, при учете всех затрат.

1.9. Эффективность электрической тяги Электрическая тяга по сравнению с тепловозной требует дополнительных капитальных затрат на сооружение контактной сети, тяговых подстанций и на подвод к ним линий электропередачи от единой энергосистемы. Но электроподвижной состав создает и значительные преимущества, включая снижение себестоимости перевозок при значительных объемах перевозочной работы, возможность повышения весовых норм грузовых поездов и скорости пассажирских за счет более высокой мощности электровоза по сравнению с тепловозом. Важно также, что расходы локомотивных депо, эксплуатирующих электровозы, в 2–3 раза меньше, чем у аналогичных тепловозных депо.

Несомненны преимущества электрической тяги в пригородном сообщении. Высокоскоростное сообщение также базируется исключительно на электрической тяге.

Тем не менее, экономически целесообразна лишь электрификация линий с высокой интенсивностью движения поездов. Линии с малоинтенсивным движением экономически выгодно эксплуатировать на тепловозной тяге.

Именно поэтому в Росси и на электрической тяге работает около половины сети железных дорог, но эти линии, как наиболее загруженные, выполняют до 85% грузооборота.

Аналогичная ситуация имеет место в большинстве стран Евросоюза, в Японии, Китае. Обычно электрифицировано 30–60% сети железных дорог, но электрическая тяга выполняет до 90% всей перевозочной работы сети.

Электрические железные дороги являются крупным потребителем электроэнергии. В России они потребляют до 5% всей вырабатываемой в стране электрической энергии. Железнодорожный транспорт является выгодным потребителем, поскольку потребление электрической энергии практически равномерно в течение суток. Это позволяет сглаживать пики и провалы энергопотребления, свойственные крупным городам.

Хотя система электрической тяги является энергоемкой отраслью, эффективность ее работы в масштабе страны не может вызывать сомнений. Эффективность использования энергоресурсов оценивают отношением полезно израсходованной их части к общей величине энергоресурсов с учетом потерь при добыче, переработке и транспортировке выработанной энергии. Это отношение называют коэффициентом использования энергоресурсов. Чем совершеннее система тяги, тем выше коэффициент использования ею энергоресурсов.

Общие требования, предъявляемые к каждому виду тяги, состоят в следующем:

- высокая экономичность перевозок, одним из определяющих факторов которой является коэффициент полезного использования энергоресурсов: он во многом зависит от того, насколько экономичны характеристики силовых установок локомотивов, т.е. насколько можно регулировать их применительно к профилю участка и наиболее целесообразным с точки зрения экономии энергии режимам движения поезда;

- отсутствие необходимости в дорогостоящем топливе для силовых установок локомотивов;

- способность надежно работать в любых метеорологических условиях и сохранять работоспособность при отказе одного или нескольких элементов;

- достаточная ремонтопригодность;

- экологическая чистота, благоприятные изменения условий и характера труда людей.

Чтобы более полно охарактеризовать свойства электрической тяги, рассмотрим такие ее технико-экономические показатели, как коэффициент полезного действия (КПД), металлоемкость, особенности характеристик локомотивов, возможности экономии энергии при движении поезда, надежность электроподвижного состава и электрической тяги в целом, влияние электрификации железных дорог на условия работы и производительность труда.

Эффективность использования энергии, в любой системе определяется тем, насколько велики ее потери при работе этой системы. Полезно используемую долю энергии принято оценивать отношением ее к величине энергии, подводимой на вход системы, которое принято называть коэффициентом полезного действия (КПД) системы.

В сложных системах, состоящих из нескольких функциональных узлов, какими являются, например, системы тяги, в каждом узле неизбежны потери энергии на трение, рассеяние энергии в окружающую среду, преодоление сопротивления и т. п. Поэтому общие потери энергии в таких системах определяют как сумму потерь во всех узлах (рис. 1.18).

Рис. 1.18. В системе электрической тяги к энергии, полезно используемой, добавляется сумма потерь:

Q1 – на электростанциях; Q2 – в ЛЭП включая повышающие и понижающие трансформаторы; Q3 – на тяговых подстанциях; Q4 – в контактной сети; Q5 – на э.п.с. Из энергии Q топлива, перерабатываемого на электростанциях, полезно используется в системе электрической тяги Qэт Однако проще определять КПД сложной системы путем последовательного умножения количества энергии, поступающей от предыдущего узла на вход последующего, на КПД последующего узла.

Первым узлом, где происходят потери энергии при ее переработке, является электростанция (КПД 1). Затем энергия теряется при передаче ее на тяговые подстанции по высоковольтным линиям электропередачи (КПД 2).

При преобразовании энергии на тяговой подстанции также теряется некоторое ее количество (КПД 3). Далее имеют место потери энергии в контактной сети (КПД 4) и, наконец, в процессе преобразования ее на э.п.с. в механическую работу по передвижению поезда (КПД 5). Таким образом, КПД системы электрической тяги можно рассчитать как эл. = 12345.

Важной энергетической характеристикой э.п.с. является зависимость КПД тягового двигателя от его нагрузки. При работе тягового двигателя возникают механические потери, обусловленные трением в его узлах и узлах тяговой передачи, а также электрические потери, пропорциональные квадрату тока двигателя, выделяющегося в виде тепла в его обмотках. В номинальном режиме КПД тягового двигателя постоянного тока составляет 94–95%.

Так как электровоз питается через контактную сеть от тяговых подстанций, то в зависимости от профиля пути, массы поезда и условий движения он может забирать от тяговой подстанции необходимое количество энергии для движения. Поэтому электровозы способны водить тяжелые поезда с высокими скоростями по трудным участкам пути.

Большая мощность, возможность увеличения ее при трогании поезда и на трудных элементах профиля, высокие скорости движения, работа по системе многих единиц и другие свойства э.п.с. обеспечивают его эффективное использование в эксплуатации.

Железнодорожный транспорт является довольно металлоемкой отраслью хозяйства страны. На его долю приходится около 11% общего расхода металла в стране. Больше половины этого металла идет на производство и ремонт подвижного состава - локомотивов, вагонов, электро- и дизель поездов и т.п.

Казалось бы, что в первую очередь следует добиваться снижения массы электровоза. Однако масса электровоза, от которой зависит его сила тяги, определяемая условиями сцепления колес локомотива с рельсами, задана техническими условиями на поставку электровозов. Поэтому если при создании электровоза удастся снизить его массу, то, чтобы обеспечить заданные тяговые свойства, приходится устанавливать на электровозе балласт.

Pages:     | 1 |   ...   | 6 | 7 || 9 | 10 |   ...   | 41 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.