Исследование зависимости расхода электрической энергии курсовая по новому или неперечисленному предмету , Дипломные работы из Электроэнергетические системы и сети
refbank0852
refbank0852

Исследование зависимости расхода электрической энергии курсовая по новому или неперечисленному предмету , Дипломные работы из Электроэнергетические системы и сети

17 стр-ы.
189Количество просмотров
Описание
Исследование зависимости расхода электрической энергии курсовая по новому или неперечисленному предмету
20 баллов
Количество баллов, необходимое для скачивания
этого документа
Скачать документ
Предварительный просмотр3 стр-ы. / 17
Это только предварительный просмотр
3 стр. на 17 стр.
Скачать документ
Это только предварительный просмотр
3 стр. на 17 стр.
Скачать документ
Это только предварительный просмотр
3 стр. на 17 стр.
Скачать документ
Это только предварительный просмотр
3 стр. на 17 стр.
Скачать документ

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра "ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ"

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту

по дисциплине «Электрические железные дороги» на тему:

«Исследование зависимости расхода электрической энергии»

Выполнил студент А.В

Лепкин

группы ЭС – 106

Руководитель О.А.

Степанская

Нормоконтроль О.А. Степанская

Санкт – Петербург

2002

СОДЕРЖАНИЕ

1 1. РАСЧЕТ МАССЫ, ВЕСА И ДЛИНЫ ПОЕЗДА ПРИ ЗАДАННОЙ ЗАГРУЗКЕ ВАГОНОВ................................... 3 1.1 1.1 Масса поезда..................................................................................................................................................... 3 1.2 1.3. Вес поезда..................................................................................................................................................... 3 1.3 1.4. Длина поезда ..................................................................................................................................................... 3 2 2. РАСЧЕТ ВЕСА ПОЕЗДА ПРИ МАКСИМАЛЬНОЙ ЗАГРУЗКЕ ВАГОНОВ.......................................................... 5 2.1 2.1 Масса поезда..................................................................................................................................................... 5 2.2 2.2. Масса вагона, отнесенная к колесной паре..................................................................................................... 5 2.3 2.3. Вес поезда..................................................................................................................................................... 5 3 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКВИВАЛЕНТНОГО УКЛОНА.................................................................................................. 6 3.1 3.1. Эквивалентный уклон........................................................................................................................................ 6 3.2 3.2. Сопротивление движению на кривом участке пути ........................................................................................ 6 4 4. РАСЧЕТ ОСНОВНОГО УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ ЭЛЕКТРОВОЗА И ВАГОНОВ ПРИ

ЗАДАННОМ ЗНАЧЕНИИ СКОРОСТИ............................................................................................................................. 7 4.1 4.1. Основное удельное сопротивление движению электровоза......................................................................... 7 4.2 4.2. Основное удельное сопротивление движению вагонов................................................................................. 7 4.3 4.3. Дополнительное удельное сопротивление движению поезда ....................................................................... 7 5 5. РАСЧЕТ ОСНОВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЕЗДА И МОЩНОСТИ. РАЗВИВАЕМОИ ПОЕЗДОМ............. 8 5.1 5.1. Полное сопротивление движению поезда....................................................................................................... 8 5.2 5.2. Основное сопротивление движения поезда.................................................................................................... 8 5.3 5.3. Расчет сопротивления движению поезда........................................................................................................ 8 5.4 5.4. Мощность электровоза...................................................................................................................................... 8 5.4.1 Расчет сопротивления движению поезда и потребляемой мощности................................................... 8 5.4.2 Рис. 2. Зависимость мощности электровоза от скорости движения ...................................................... 11 6 6. РАСЧЁТ ТОКА ЭЛЕКТРОВОЗА, ПОЛНОГО И УДЕЛЬНОГО РАСХОДА ЭНЕРГИИ.......................................... 12 6.1 6.1. Расчёт тока электровоза................................................................................................................................... 12 6.1.1 Расчёт тока электровоза............................................................................................................................ 12 6.2 6.2. Полный расход энергии электровозом............................................................................................................. 13 6.3 6.3. Удельный расход электроэнегрии.................................................................................................................... 13 7 7. Расчет ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ И НАПРЯЖЕНИЯ В ТЯГОВОЙ СЕТИ, СТОИМОСТЬ ЭЛЕКТРОЭНЕГРИИ... 14 7.1 7.1. Расчёт сопротивления тяговой сети ................................................................................................................. 14 7.2 7.2. Расчёт мгновенных потерь напряжения мощности и их компенсация.......................................................... 15 7.3 7.3. Полный расход энергии..................................................................................................................................... 15 7.3.1 ..................................................................................................................................................... 7.4 7.4. Стоимость электроэнергии............................................................................................................................... 15 8 Заключение..................................................................................................................................................... 16 9 Библиографический список..................................................................................................................................... 17 введение

В данном курсовом проекте произведён расчёт веса и длины поезда при

заданной и максимальной нагрузках, определён эквивалентный уклон с учётом

сопротивления от кривых. Далее на основании этих и изначальных данных произведен

расчёт мощности развиваемой поездом и затрат электроэнергии на эту мощность.

Выполнен экономический расчёт стоимости электроэнергии потребляемой электровозом

на исследуемом участке. А в целом выполняется цель курсового проекта,

сформулированная как исследование зависимости расхода электрической энергии при

равномерном движения грузового поезда с различными скоростями на участке пути,

состоящем из четырех элементов различной крутизны.

1. РАСЧЕТ МАССЫ, ВЕСА И ДЛИНЫ ПОЕЗДА ПРИ ЗАДАННОЙ ЗАГРУЗКЕ ВАГОНОВ

1.1 Масса поезда

mп=mэ+mв, (1)

где mэ -масса электровоза, т;

mв - масса вагонов, т;

масса гружёных вагонов

mп=194+2714,25=2708,25 т.

mв=Nв(mт+mгр·αг), (2)

где Nв -количество вагонов в поезде;

mт - тара вагона, т.е. масса порожнего вагона, т;

mгр - грузоподъемность вагона, т.е. наибольшая масса груза, которую можно

перевозить в вагоне данного типа;

αг - коэффициент использования грузоподъёмностивагона,зависящий

от рода груза и его размещения в вагоне.

mв=55(21+63·0,45)=2714,25 т.

1.2. Масса вагона, отнесенная к колесной паре

q0=, (3)

где N0 –число осей вагона.

q0==12,34 т.

1.3. Вес поезда

Вес поезда Qп в кН складывается из веса электровоза и веса вагонов.

Qп=G+Q, (4)

Qп=1903,14+26626,8=28530 кН.

G=mэ·g, (5)

где G - вес электровоза, кН;

g=9,81 м/с2-ускорение силы тяжести.

G=194·9,81=1903,14 кН.

Q=mв·g, (6) где Q - вес вагонов, кН.

Q=2714,25·9,81=26626,8 кН.

1.4. Длина поезда

lп=lэ+Nв·lв,

где lэ - длина электровоза, можно принять lэ=30 м;

- длина вагона, м.

Составляя полученное значение длины поезда (lп=800 м) необходимо сопоставить

с полезной длиной приёмоотправочных путей (1050м), можно сделать положительный

вывод о способности состава разместиться на приёмоотправочных путях данной

станции с соблюдением всех норм ПТЭ, ИДП.

Условие размещения:

lп≤1050-10

800≤1040

Условие соблюдается.

2. РАСЧЕТ ВЕСА ПОЕЗДА ПРИ МАКСИМАЛЬНОЙ ЗАГРУЗКЕ ВАГОНОВ

Расчёт производится по формулам 1÷6 при коэффициенте использования

грузоподъёмности вагона равным одному (αг=1).

2.1 Масса поезда

mп.м.=mэ+mв.м..

mп.м=194+4620=4814 т.

mв.м=Nв(mт+mгр).

mв.м=55(21+63)=4620 т.

2.2. Масса вагона, отнесенная к колесной паре

q0.м.==.

q0.м.==21 т.

2.3. Вес поезда

Qп.м.=mэ·g+ mв.м.·g.

Qп.м.=194·9,81+4620·9,81=47225,34 кН.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКВИВАЛЕНТНОГО УКЛОНА

3.1. Эквивалентный уклон

Эквивалентный уклон определяется с учётом сопротивления от кривых

, (8) где n-число элементов профиля;

ΔSj-длина элемента профиля, м;

ij-уклон элемента профиля, ‰;

ωRj-сопротивление движению от кривой, Н/кН;

Sкрj-длина кривой, м.

3,75 ‰.

3.2. Сопротивление движению на кривом участке пути

Предварительно нужно сравнить длину поезда и длину кривой.

, (9)

если поезд полностью расположен в кривой, т.е. ln≤Sкр

, (10)

если длина поезда ln превышает длину кривой Sкр, т.е. ln>Sкр

• первый участок ln<Sкр; 800<900, следовательно расчёт необходимо проводить

по формуле (9).

1,4 Н/кН.

• второй участок – кривые отсутствуют;

• третий участок - ln>Sкр , 800>450, следовательно расчёт проводим по

формуле (10).

0,93·0,56=0,52 Н/кН

•на четвёртом участке кривые также отсутствуют;

4. РАСЧЕТ ОСНОВНОГО УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ ЭЛЕКТРОВОЗА И ВАГОНОВ ПРИ ЗАДАННОМ ЗНАЧЕНИИ СКОРОСТИ

4.1. Основное удельное сопротивление движению электровоза

ω’о=1,9+0,01V+0.0003V2, (11)

где V - скорость движения поезда, км/ч.

ω’о=1,9+0,01·52+0.0003·522=3,23 Н/кН.

4.2. Основное удельное сопротивление движению вагонов.

Основное удельное сопротивление движению вагонов зависит от типа вагонов и

типа подшипников. Для грузовых четырехосных вагонов на роликовых подшипниках

справедлива следующая формула.

(12)

4.3. Дополнительное удельное сопротивление движению поезда

Дополнительное удельное сопротивление поезда на эквивалентном уклоне числено равно уклону в ‰;

ωi=Iэ,

ω i=3,75 Н/кН.

5. РАСЧЕТ ОСНОВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЕЗДА И МОЩНОСТИ. РАЗВИВАЕМОИ ПОЕЗДОМ

5.1. Полное сопротивление движению поезда

Полное сопротивление движению поезда зависит от типа подвижного состава и

веса поезда, от профиля и плана железнодорожной линии:

W=G·ω’o+Q·ω”о+(G+Q)Iэ. (13)

5.2. Основное сопротивление движения поезда

Первые два члена выражения (13) представляют основное сопротивление движению

поезда.

W0=G·ω’o+Q·ω”o. (14)

5.3. Расчет сопротивления движению поезда

Расчет сопротивления движению поезда при необходимости выполняют для

скоростей движения 20, 40, 52, 60, 80 и 100 км/ч для двух режимов загрузки вагонов.

Вычисления представлены в табл.1.

5.4. Мощность электровоза

Мощность электровоза Рэ, развиваемая электровозом при движении поезда по

рассматриваемому участку с заданной скоростью, равна произведению его силы тяги Fк

на скорость V:

Рэ=Fк·V.

При равномерном движении поезда сила тягиэлектровоза уравновешивается силой полного сопротивления движению поезда W. Следовательно, мощность, развиваемая

электровозом при равномерном движении, численно равна произведению силы полного

сопротивлениядвижению W и скорости V; Рэ=W·V.

Таблица 1 Расчет сопротивления движению поезда и потребляемой мощности

Значения величины при скоростях движения, км/ч

Вычисляемые величины 20 40 52 60 80 100

Электр овоз

ω ’o, Н/кН 2,22 2,78 3,23 3,58 4,62 5,9 G·ω’o, Н

4225 5491 6147 6813 8793 11229

Загруз ка вагонов по

заданию

ω”o, Н/кН 1,18 1,6 1,91 2,16 2,89 3,78

Q·ω”o, Н 31420 42603 50857 57514 76951 100649 W0=G·ω’o+ +Q·ω”o, Н

35645 47894 57004 64327 85744 111878

W=G·ω ’o +Q·ω”о+(G+Q)Iэ, Н

142632, 5

154881, 5

163991,5 17131 4,5

19273 1,5

218865 ,5

792 1720 2368 2855 4283 6080

Полна я загрузка вагонов

ω”o м , Н/кН 0,98 1,22 1,41 1,56 1,98 2,5

Qм·ω”o м, Н 44416 55293 63904 70703 89738 113305 W0=G·ω’o м+ +Qм·ω”o м, Н

48641 60584 70051 77516 98531 124534

Wм=G·ω’o +Qм·ω”о+(G+Qм)Iэ, Н

225734 237677 247145 25461 0

27562 5

301628

1254 2641 3570 4243 6125 8378

Рис. 1. Зависимость полного и основного сопротивлений движению поезда от скорости движения

По рассчитанным в табл. 1 значениям мощности электровоза строится график

зависимости Рэ(V) для двух значений загрузки вагонов (рис.2).

Рис. 2. Зависимость мощности электровоза от скорости движения

6. РАСЧЁТ ТОКА ЭЛЕКТРОВОЗА, ПОЛНОГО И УДЕЛЬНОГО РАСХОДА ЭНЕРГИИ

6.1. Расчёт тока электровоза

Ток, потребляемый из контактной сети, определяется по мощности электровоза.

Электровоз преобразует электрическую мощность Рэл, потребляемую из контактной сети,

в механическую мощность Рэ=W·V. Это преобразование сопровождается потерями

мощности, коэффициент полезного действия электровоза ηэ=Рэ/Рэл постоянного тока при

движении с постоянной скоростью можно принять равным ηэ=0,9.

Электрическая мощность при постоянном токе равна произведению напряжения

контактной сети Uс на ток электровоза Iэ.

Рэл=Uс·Iэ, (16)

тогда . (17)

Ток вычисляется для всех значений мощности Рэ из табл.1 и по вычисленным

значениям строятся два графика Iэ(U) для двух значений загрузки вагонов. Расчёты Iэ

представлены в табл. 2.

Таблица 2

Расчёт тока электровоза

Вычисляем

ые величины

Значения величины при скоростях движения, км/ч

20 40 52 60 80 100

IЭ, А 293 637 877 1057 1586 2251

IЭ.М, А 464 978 1322 1571 2268 3103

Рис. 3. Зависимость тока электровоза от скорости движения

Обращая внимание на то, что в формуле для расчёта IЭ напряжение сети UС стоит

в знаменателе. Обратно пропорциональная зависимость между током и напряжением

существует при постоянстве мощности.

Следовательно, чтобы обеспечить постоянство мощности, машинист должен

регулировать режим работы электровоза так, чтобы скорость поезда оставалась

постоянной независимо от изменения напряжения в контактной сети.

Известно, что по закону Ома между током и напряжением имеет место прямая

пропорциональная зависимость, однако этот закон характеризует процесс

преобразования электрической энергии в тепловую. В рассматриваемом случае

электрическая энергия преобразуется в механическую и закон Ома применять нельзя.

6.2. Полный расход энергии электровозом

, (18) где WЭ-полный расход электрической энергии электровозом, Вт·с

Полный расход электроэнергии электровозом вычислен для заданной скорости

движения и заданной грузоподъёмности вагона.

Значение удельного основного сопротивления движению ω0 получили используя график рис.1.

ω0=W0/(G+Q)

ω0=57004/28530=2 Н/кН

6.3. Удельный расход электроэнегрии

(19)

7. Расчет ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ И НАПРЯЖЕНИЯ В ТЯГОВОЙ СЕТИ, СТОИМОСТЬ ЭЛЕКТРОЭНЕГРИИ

Расчёт произведён для поезда, движущегося с заданной скоростью и при заданном

использовании грузоподъёмности вагонов, т. е. Принимается равномерное движение

поезда со скоростью V и постоянным током электровоза IЭ, который находится для

заданного значения V.

7.1. Расчёт сопротивления тяговой сети

r0=rэп+rэр, (20)

где rэп –эквивалентное сопротивление контактной подвески;

rэр –эквивалентное сопротивление рельсов;

r0=0,05+0,02=0,07 Ом/км.

;(21)

где ρм –удельное сопротивление меди, равное 18,6·10-9;

–сечение медных проводов подвески, мм2;

–сечение алюминиевых проводов подвески, мм2;

SПБСМ –сечение сталемедных проводов подвески, мм2;

, (22)

где Np –число ниток рельсов, для однопутного участка Np=2;

mp –масса рельса длинной один метр, кг;

7.2. Расчёт мгновенных потерь напряжения мощности и их компенсация

Мгновенные потери напряжения для схемы с двухсторонним питанием

. (25)

полученные данные также внесены в таблицу

Рис.4. Графики зависимости основных показателей качества электроснабжения

Средние потери мощности для схемы с двусторонним питанием

. (26)

Компенсация потерь мощности

Расход энергии на компенсацию потерь мощности за время движения по участку

длиной 12000 м.

. (27)

7.3. Полный расход энергии

Полный расход энергии на движение поезда с учётом потерь энергии в тяговой сети

определяется следующим образом.

WТП=WЭ+ΔW. (28)

WТП=700+24,7=724,7кВт·ч.

7.4. Стоимость электроэнергии

Подсчёт стоимости электроэнергии, потребляемой поездов при движении по участку,

вычисляется по формуле:

СЭ=С·WТП. (29)

СЭ=0,4·724,7=290 руб.

Заключение

Выполняя курсовой проект обеспечили качественный расчёт веса и длины

поезда при заданной и максимальной нагрузках, определение эквивалентного уклона с

учётом сопротивления от кривых. Далее на основании этих и изначальных данных

произвели расчёт мощности развиваемой поездом и затрат электроэнергии на эту

мощность. Выполнили экономический расчёт стоимости электроэнергии потребляемой

электровозом на исследуемом участке. А в целом выполнили цель курсового проекта,

сформулированную как исследование зависимости расхода электрической энергии при

равномерном движения грузового поезда с различными скоростями на участке пути,

состоящем из четырех элементов различной крутизны.

Библиографический список

Оформление текстовых документов: Метод. Указ. /Сост. В.А. Болотин, В.В. Ефимов,

В.П. Игнатьева, Н.В. Фролова.–Л.: ПГУПС—ЛИИЖТ, 2002.– 44 с.

Здесь пока нет комментариев
Это только предварительный просмотр
3 стр. на 17 стр.
Скачать документ