Как посчитать электроэнергию на электровозе

Расчёт расхода электроэнергии электровозом

Расход электроэнергии на тягу электровозом, отнесённый к токоприёмнику, определяется выражением

, (5)

где — расход электроэнергии на движение поезда при отсутствии рекуперации, Вт×ч;

— возврат электроэнергии в контактную сеть при рекуперативном торможении, Вт×ч.

Расчёт расхода электроэнергии выполняется при построенных графоаналитическим методом кривых скорости , времени и тока нагрузки электровоза постоянного тока или для электровозов переменного тока, а также при рекуперативном торможении.

На рисунке 4 показаны кривые изменения скорости движения, тока и времени в зависимости от пути . При постоянном значении тока в течение отрезка времени и напряжения в контактной сети расход электроэнергии на тягу поезда составит

, Вт×ч. (6)

Рисунок 4. Пример изменения параметров движения электровоза.

Разбивая весь участок на отдельные интервалы, образуются в конечных приращениях расчётные выражения для определения полного расхода электроэнергии для электровозов постоянного тока

, кВт×ч, (7)

где = 3000 В;

— среднее на i-м интервале значение тока, А;

— время прохождения i-го интервала, мин.

Для электровозов переменного тока

, кВт×ч. (8)

Здесь = 25000 В; — среднее на i-м интервале значение действующего активного тока, потребляемого на тягу, А.

Количество электроэнергии, возвращаемой в контактную сеть при рекуперации

, кВт×ч, (9)

где =3300 В – напряжение рекуперации при постоянном токе и

— среднее на i-м интервале значение тока рекуперации, А.

Расход электроэнергии на собственные нужды электровоза (вспомогательные машины, отопление, освещение) определяются по средним значениям электроэнергии, потребляемой вспомогательными машинами одного электровоза, приведённым в таблице 7.

Правила тяговых расчётов рекомендуют учитывать в отопительный сезон расход электроэнергии на отопление, исходя из полного времени работы электровоза и среднего значения потребления энергии 0,07 – 0,14 кВт×ч/мин на один электровоз.

Расход электроэнергии на собственные нужды электропоездов, пассажирских и почтово-багажных вагонов определяют, исходя из полного времени их работы, приведены в таблице 8.

Удельный расход электроэнергии определяют по формуле

, или , . (10)

Величина удельного расхода электроэнергии, как и топлива, изменяется в широких пределах: от осевой нагрузки, веса состава, допускаемой скорости движения и других факторов. По величине удельного расхода электроэнергии подвижным составом оценивают эффективность работы грузового, пассажирского движений железнодорожного транспорта.

Таблица 7. Удельный расход электроэнергии электровозами на собственные нужды

Таблица 8. Расход электроэнергии на собственные нужды электропоездов, пассажирских и почтово-багажных вагонов

Состав электро- поезда или тип вагона	Вспомогательные машины	Отопление	Освещение
Потреб-ление электро- энергии, кВт×ч/мин	Сред- ний ток, А	Потреб-ление электро-энергии, кВт×ч/мин	Сред- ний ток, А	Потреб-ление электро-энергии, кВт×ч/мин	Сред- ний ток, А
ЭР1, ЭР2 (10 вагонов)	0,58	2,92	0,30
ЭР9 всех индексов (10 вагонов)	1,08	2,92	0,30
ЭР22, ЭР22В (8 вагонов)	1,25	3,20	0,37
Пассажир- ский вагон	—	—	0,80	16/2*	—	—
Почтово- багажный вагон	—	—	0,40	8/1*	—	—

*В числителе указан ток при напряжении в контактной сети В, а в знаменателе при В.

Удельный расход энергии находится в пределах:

В грузовом движении Вт×ч/т×км;

В пассажирском движении Вт×ч/т×км;

В пригородном движении Вт×ч/т×км;

В скоростном движении более 60 Вт×ч/т×км.

Дата добавления: 2017-11-21 ; просмотров: 10693 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Теория локомотивной тяги (стр. 12 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Единицей продукции на железнодорожном транспорте является перевозочная работа, выраженная в 10 тыс. тонно-километрах брутто (104 т·км брутто), или пробег локомотивов, выраженный в 100 локомотиво-километрах (102 л·км).

Удельный натурный расход топлива, затраченный на единицу перевозочной работы определяется по формуле

где е – удельный расход топлива; кг/104 т·км брутто; mc – масса состава, т; L – длина участка, км.

Топливо характеризуется различными значениями теплоты сгорания. Для сравнения тепловой ценности, например, угля и дизельного топлива, введено понятие условного топлива. Теплота сгорания 1 кг условного топлива принимается равной 29307 кДж (7000 ккал), что соответствует теплоте сгорания каменного угля и антрацита с невысоким содержанием балласта. Теплота сгорания дизельного топлива в среднем составляет 42624 кДж/кг, поэтому эквивалент (коэффициент) перевода дизельного топлива в условное топливо будет равен 1,45. По теплотворной способности 1 кВт·ч равен 3600 кДж (860 ккал) или эквивалентен 122,8 г условного топлива (1 кг.у. т = 8,143 кВт·ч).

Пример 8.1. Определить натурный, удельный и условный удельный расход топлива тепловозом 2ТЭ10М с составом массой 4100 т на участке А–В (рис.6.4) длиной 20,65 км, время движения поезда в режиме тяги SDti = 23,6 мин, время движения в режиме холостого хода, торможения и стоянки равно tх = 5,2 + 5 = 10,2 мин.

Используя данные табл. 8.1 определяем натурный расход топлива по формуле (8.1)

Е = 16,8·23,6 + 0,76·10,2 = 396,48 + 7,6 = 404,08 кг

Определяем удельный е и условный удельный еу расход топлива

е = 10000 · 404,08 / 4100 ·20,65 = 47,72 кг/104 т·км брутто;

еу = 1,45 · 47,72 = 69,2 кг. у.т/104 т·км брутто.

8.2. Расход электроэнергии электровозами

Полный расход электроэнергии А, потребляемый электровозами и электропоездами при движении по участку определяется по формуле

где АТ – расход электроэнергии на тягу, кВт·ч; Асн – расход электроэнергии на собственные нужды, кВт·ч.

Расход электроэнергии на тягу ЭПС постоянного тока без учета колебания напряжения в контактной сети находится по формуле

где Uэ – напряжение на токоприемнике, принимать равным 3000 В; Dt – время, мин; Iэ ср – средний ток электровоза за время Dt, А; 60 и 1000 – коэффициенты перевода минут в часы и ватт-часов в киловатт-часы).

Расход электроэнергии на тягу ЭПС переменного тока без учета колебания напряжения в контактной сети определяется по формуле

АТ = S Uэ IdacpDt /60 ·1000, (8.5)

где UЭ – напряжение в контактной сети переменного тока, принимать равным 25000 В; Idacp – действующее значение активного тока, среднее за время Dt, А.

Средний расход электроэнергии на собственные нужды складывается из энергии, необходимой для работы вспомогательных машин питания цепей управления, освещения и отопления ЭПС и определяется по формуле

где асн – расход электроэнергии вспомогательными машинами электровозов, кВт·ч /мин, приведен в табл.8.2; Т – общее время работы электровоза на участке с учетом стоянок на станциях, мин.

Среднее значение электроэнергии, потребляемое
вспомогательными машинами электровозов

Источник

Расход и экономия электроэнергии при вождении поездов

Организация тушения пожаров

Ответственность за своевременный вызов пожарной охраны, организацию и руководство тушением пожара имеющимися средствами пожаротушения, вывод людей из опасной зоны и эвакуацию материальных ценностей до прибытия пожарных подразделений возлагается:

предприятия (его заместителя);

При тушении пожара силами пожарных подразделений ведомственной военизированной охраны на железнодорожном транспорте руководство тушения пожара осуществляется начальником пожарного поезда (команды, караула) или старшим должностным лицом ведомственной военизированной охраны, которая прибыла на место пожара.

При ликвидации пожара силами пожарных подразделов Государственной пожарной охраны МЧС Украины и ведомственной военизированной охраны на железнодорожном транспорте руководство тушения пожара осуществляет старшее должностное лицо пожарной охраны МЧС соответственно Инструкции о порядке осуществления государственного пожарного надзора и объектах железнодорожного транспорта, взаимодействия Государственной пожарной охраны и пожарных подразделов ведомственной военизированной охраны железнодорожного транспорта во время тушения пожаров и ликвидации последствий аварий.

Все требования руководителя тушения пожара, связанные с тушением пожара, спасанием людей и материальных ценностей, должны немедленно выполняться работниками всех служб железнодорожного транспорта.

Электрифицированные железные дороги являются одним из крупнейших потребителей электрической энергии, поэтому несомненно, что борьба за ее экономию — важнейшее дело всех работников локомотивного хозяйства и в первую очередь локомотивных бригад.

Составляющие расхода энергии.Общий расход электрической энергии на тягу поездов распределяется следующим образом:

— на тяговые двигатели

— на вспомогательные машины и нагреватели

— на преобразователи и реакторы

— на потери в тяговых двигателях и зубчатой передаче

— на полезную работу тяговых двигателей

Наибольшую часть энергии расходуют, естественно, тяговые двигатели, выполняющие полезную работу по перемещению поезда, однако, например, при движении его по спуску вся энергия, расходуемая электровозом, идет на вспомогательные нужды, а на электровозе переменного тока — на покрытие потерь холостого хода трансформатора.

Общий расход электроэнергии регистрирует счетчик электровоза.

Полезная механическая работа, вырабатываемая тяговыми двигателями расходуется:

— на преодоление основного сопротивления движению поезда

— на преодоление дополнительного сопротивления движению от кривых и ветра

— на накоплении кинетической энергии (разгон поезда)

— на накоплении потенциальной энергии (движение на подъем)

Из рассмотрения следует, что энергия, накопленная поездом, либо гасится в тормозах, что, конечно, необходимо, но нежелательно, либо расходуется на преодоление сил сопротивления движению.

Часть энергии тратится при маневровой работе на станциях и деповских путях, а также при обкатке электровозов после ремонта.

Понятие об удельном расходе электроэнергии.Наиболее удобный показатель для учета и анализа расхода энергии, потребляемой на тягу поездов,— удельный расход, представляющий собой расход электроэнергии, выраженный в ватт-часах, отнесенный к 1 т массы поезда на 1 км его пробега [Вт-ч/(т-км)]:

где 1000 — коэффициент для перевода киловатт-часов в ватт-часы;

А — полный расход электроэнергии, регистрируемый счетчиком, кВт-ч;

P+Q— масса электровоза и состава, т;

L— длина участка, км.

Таким образом, по показаниям счетчика можно подсчитать удельный расход за любой промежуток времени — год, квартал, месяц, смену или за одну поездку.

Пример.Определим удельный расход энергии на продвижение состава массой 4500 т на участке длиной 200 км, если разность показаний счетчика составила 15000 кВт-ч. Электровоз восьмиосный массой 180 т.

Подставляя в формулу численные значения, получим

1000 А 1000 • 15000

(Р + Q) L (180 + 4500) 200

Удельный расход электроэнергии зависит от профиля пути, рода подвижного состава, скорости движения, условий погоды и т. д. На равнинных участках в грузовом движении он составляет 10—12 Вт-ч/(т-км), а на горных — 25—32 Вт-ч/(т-км). Серия электровоза мало влияет на удельный расход энергии: на электровозах постоянного тока есть потери в пусковых резисторах; на электровозах переменного тока их нет, зато имеются потери в тяговом трансформаторе, выпрямителях и вспомогательных устройствах (реакторах).

Рассмотрим более подробно каждую из составляющих удельного расхода электроэнергии.

Преодоление основного сопротивления движению.На участках с равнинным профилем энергия, затрачиваемая локомотивом на преодоление сил сопротивления движению, составляет основную часть расхода.

При перемещении 1 т массы поезда на 1 м совершается работа, равная основному удельному сопротивлению движению поезда w_Q выраженная в кгс·м. Удельный расход электроэнергии, Вт-ч/(т.·км), составит 2,725 w₀ коэффициент 2,725 служит для перехода от килограмм-силы-метров к ватт-часам. Если принять к.п.д. тяговых двигателей электровоза равным 91 %, то удельный расход энергии на преодоление основного сопротивления движению поезда

Для грузовых поездов этот расход энергии колеблется в пределах 6—10 Вт-ч/(т-км) и составляет 30—70 % общего ее расхода.

Основное сопротивление движению электровоза прежде всего, зависит от состояния буксовых, моторно-осевых и моторно-якорных подшипников, а также и опор кузовов. Оно во многом зависит также от вязкости смазки в буксах и от положения тормозных колодок относительно бандажей колес вагонов и локомотива и общего состояния подвижного состава.

На преодоление основного сопротивления при передвижении груженых четырехосных вагонов (на роликовых подшипниках) со скоростью 70 км/ч на расстояние 200 км при массе состава 4500 т расходуется энергия

В этом же случае для электровоза массой 18

здесь условно принято, что большую часть пути электровоз проходит под током и wо = 4,07 кгс/т

Таким образом, на преодоление основного сопротивления движению всего поезда в данном случае расходуется 5810 кВт·ч, что составляет примерно 40 % общего расхода энергии, приведенного в предыдущем примере. Остальная часть энергии затрачена на преодоление дополнительного сопротивления движению, вспомогательные нужды электровоза и погашена в тормозах при движении по спускам и остановке.

Пример.Если поезд массой 4500 т, ведомый восьмиосным электровозом массой 180 т, двигается со скоростью 70 км/ч, то wо«= 1,99 кгс/т, wо’ = 4,07 кгс/т и удельное основное сопротивление движению поезда

P wо’ + Q wо» 180 • 4,07 + 4500 • 1,99

тогда удельный расход электроэнергии на преодоление только этого вида сопротивления составит а₀ = 3w₀ = 3 • 2,05 = 6,15 Вт·ч/(т·км).

Из этого примера следует важнейший вывод — электрическая железнодорожная тяга очень экономична — на перемещение 1 т массы груза на 1 км пути расход энергии составляет около 6 Вт-ч, или, другими словами, на перемещение 160 т массы на расстояние 1 км затрачивается всего 1 кВт·ч электроэнергии; никакой другой вид транспорта при сравнительно высокой скорости перемещения груза не имеет такого энергетического показателя.

Преодоление дополнительных сопротивлений от подъемов и кривых.Расход электроэнергии на преодоление указанных сопротивлений в большей степени зависит от характера профиля пути. Во время движения в кривых участках пути гребни бандажей колес прижимаются к наружному рельсу, тележки электровоза и вагонов поворачиваются относительно кузова.

Если опорные поверхности устройств подвески кузова плохо смазаны или не отрегулированы, то на поворот тележек требуются значительные усилия. Это приводит к повышению трения гребней бандажей колесных пар о рельсы и вызывает большие дополнительные затраты энергии. Поэтому указанные узлы систематически смазывают. При малых радиусах кривых участков пути иногда устанавливают гребнесмазыватели.

Расход электроэнергии на преодоление сопротивления от подъемов и кривых приближенно

где i_э — эквивалентный подъем для данного участка, %₀.

С учетом потерь в тяговых двигателях и преобразователях, так же как и в случае преодоления основного сопротивления движению, можно записать:

За эквивалентный подъем принимают такой, при движении по которому поезд встречает такое же сопротивление, как и при движении по реальному участку. Таким образом, эквивалентный подъем какбы заменяет все подъемы и кривые данного участка. Его определяют по специальным расчетным формулам. Предположим, что для какого-то участка эквивалентный подъем i_э = 7 %₀. Тогда удельный расход энергии на его преодоление

апк = 3 • 7 = 21 Вт·ч/(т·км).

Пример.Масса поезда 4500 т, подъем протяженностью 10 км, i_э = 7%₀, электровоз восьмиосный массой 180 т. Расход энергии на преодоление подъема

Апк = (P + Q)L апк = ──────────── = 980 кВт·ч

Где 1000 — коэффициент перевода ватт-часов в киловатт-часы.

Если скорость движения по подъему принять около 50 км/ч, то расход энергии на преодоление основного сопротивления движению в этом случае

3 • 1,53 (180 + 4500) 10

Здесь число 1,53 соответствует удельному сопротивлению движению вагонов на роликовыхподшипниках и электровоза при скорости 50 км/ч.

Потери в преобразователях при пуске электровозов переменного тока.Некоторые виды потерь в преобразователях электровозов переменного тока (трансформаторе, реакторах) мало зависят от режима пуска, поэтому, когда тяговые двигатели развивают не полную мощность (до 21-й позиции ЭКГ), доля этих потерь в общем расходе электроэнергии велика, к.п.д. электровоза может снижаться до 65 %. Это означает, что пуск следует осуществлять при больших токах двигателей, добиваясь скорейшего выхода на высокие позиции ЭКГ, при которых к.п.д. электровоза достигает 88 %. Не экономично также применять ослабление возбуждения при низких скоростях. Во всех случаях необходимо предотвращать боксование.

Следование с поездом по перегону.Из общего баланса электроэнергии, затрачиваемой на тягу поездов, наибольшую часть составляет расход на движение поездов по перегонам. В связи с этим приняты следующие основные правила экономичного вождения поездов.

В конце спуска к моменту перехода на короткую площадку и крутой подъем повышают скорость, что позволяет проследовать часть площадки с выключенными двигателями и часть последующего подъема с малыми токами.

Уменьшение расхода электроэнергии в расчете на 1 т массы поезда, Вт·ч/т, в случае повышения скорости в конце спуска можно подсчитать по формуле

где v²2 — новая скорость в конце спуска, км/ч;

v²1 — ранее принятая скорость в конце спуска, км/ч.

Например, после окончания ремонта пути допустимая скорость повышена с 40 до 80 км/ч. Это дает в расчете на 1 т массы поезда следующую экономию электроэнергии:

Для поезда массой 4000 т экономия электроэнергии составит

А =61,4 • 4000 = 245 600 Вт·ч = 246 кВт·ч.

Конечно, такая экономия возможна только в том случае, когда у поезда скорость в конце спуска будет 80 км/ч.

При переходах с подъема на спуск экономии электроэнергии достигают более ранним выключением контроллера, если это допустимо по условиям ведения поезда.

Нерасчетливое торможение, например опоздание с отпуском тормозов в конце спуска, вызывает потери ранее запасенной кинетической энергии поезда. Чем выше скорость в начале торможения и чем ниже она в момент отпуска тормозов, тем больше потери в тормозах. Подсчет потерь энергии в тормозах на каждую тонну массы из-за его сложности здесь не приведен. Для примера укажем, что если при подходе поезда массой 3500 т к месту, где установлено ограничение скорости, выполнить торможение (длина 0,4 км, уклон i= — 1 ‰) и скорость снизить с 75 до 25 км/ч, то потери энергии составят 193,5 кВт·ч.

Теряется энергия и в случае нерасчетливого торможения для остановки поезда; при подтягивании поезда на площадке всего на 1 м расходуется примерно 5 Вт∙ч электроэнергии на 100 т массы поезда. Таким образом, на подтягивание поезда массой 5000 т на 30 м будет израсходовано (5000·5∙30) : (100∙1000) =7,5 кВт·ч.

Вождение тяжеловесных поездов в большинстве случаев дает экономию электроэнергии, поскольку для перевозки того же груза требуется меньшее число электровозов; как пояснялось, удельное сопротивление движению электровоза в 2—3,5 раза выше, чем вагонов. Кроме того, сокращается расход энергии на собственные нужды самого электровоза (вентиляторы, компрессоры, транс­форматоры, насосы, электропечи). В среднем принимают, что удельный расход энергии на движение самого электровоза больше установленного для данного участка удельного расхода энергии на тягу поездов на 10 Вт∙ч/(т·км). Экономия энергии от проведения одного грузового поезда массой 3600 т. (при норме 3200 т) на участке длиной 180 км при норме удельного расхода энергии на тягу поездов 18 Вт∙ч/(т·км) составляет 67 кВт·ч.

Экономить энергию можно лишь выключая вспомогательные шины, когда в них нет необходимости, расчетливо расходуя песок, отключая печи обогрева нерабочих кабин, а также за счет исправного содержания компрессоров.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник