МАГИСТРАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ. Контрольная работа по дисциплине Магистральные электрические железные дороги
 Скачать 0.56 Mb.
|
|
Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Филиал Самарского государственного университета путей сообщения в г. Нижнем Новгороде Факультет Высшего образования Кафедра «Общеобразовательные и профессиональные дисциплины» Контрольная работа по дисциплине «Магистральные электрические железные дороги» Выполнил студент 3 курса Шифр: Проверил: Герман Л.А. Н. Новгород 2023 год ЗАДАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: Тип дороги – двухпутная, магистральная. Система тяги – постоянного тока 3,3 кВ. Минимальный межпоездной интервал Θ = 6 мин. Тип контактной подвески – М-120+2МФ100+2А185. Наибольший допустимый по условиям нагрева ток -3140 А. Тип рельсов Р65. Продольное удельное сопротивление рельсовой сети одного пути с учетом сопротивления рельсовых стыков R = 0,0152 Ом/км. Диаграммы токов строятся по данным табл. 1.  График движения поездов на рис. 1. Питание контактной сети двустороннее. Напряжение на шинах подстанции U = 3600 В. Удельное сопротивление проводов: М-120 – 0,158 Ом/км; МФ-100 – 0,177 Ом/км, А-185 – 0,17 Ом/км Расстояние между проводами - 40 мм. Нагрузка от силы тяжести проводов и расчетный диаметр проводов:
Аэродинамический коэффициент для двойного контактного провода – 1,55. Гололед цилиндрической формы на всех проводах. В ходе выполнения контрольной работы должны быть определены следующие величины: 1) токи фидеров смежных тяговых подстанций; 2) токи, протекающие по всем участкам контактной сети фидеров зоны; 3) потери напряжения в контактной сети до каждого поезда, находящегося на фидерной зоне; 4) вертикальные, горизонтальные и результирующие нагрузки, действующие на провода контактной сети при режимах: - без дополнительных влияний; - при ветре наибольшей интенсивности; - при гололеде и одновременном воздействии ветра. Расчет параметров системы тягового электроснабжения участка железной дороги, электрифицированного на постоянном токе Построим диаграмму токов электровозов и график движения поездов (рис. 1).  Рисунок 1 - Диаграмма токов электровоза и график движения поездов  Рисунок 2 - Мгновенная схема (а), диаграмма изменения тока в контактной сети до каждого поезда (б) и потери напряжения в тяговой сети (в)для момента времени t = 3 мин. Токи от подстанций А и Б определяются по принципу суперпозиции как сумма токов, приходящихся на данную подстанцию от каждой из этих нагрузок: Для момента t = 3 мин:    .I = IА + IБ =1031+1376 = 2408 А. Удельное сопротивление тяговой сети равно: RТС = RК + RР, где RК - удельное сопротивление контактной сети; RР - удельное сопротивление рельсовой сети. Для расчета RТС воспользуемся формулой:   ,где n – количество проводов; RНТ, RКП, RУП - сопротивление одного километра соответственно несущего троса, контактного провода, усиливающего провода.  Определяем потери напряжения до нагрузок I8, I6, I4, I2: U8 = RТС∙lА8∙IА = 0,049∙3∙1031 =151,5 В; U6 = U8 + RТС(lА6 - lА8)∙(IА – I8) =151,5 + 0,049∙(9-3)∙(1031 –800) =219,4 В; U4 = U6 + RТС(lА4 - lА6)∙(IА – I8– I6) =219,4 + 0,049∙(15- 9)∙(1031 – 800-0) =287,3В; U2=RТС∙lА2∙IБ =0,049∙1∙1376 =67,4 В. Наибольший допустимый по условиям нагрева ток -3140 А. Условие выполняется. Уровни напряжения у каждого поезда с уровнем по требованиям ПТЭ железных дорог определяются по формуле: UК = UР - UК, где UК - напряжение в контактной сети у поезда К; UК - потери напряжения до поезда К; UР - напряжение на шинах тяговых подстанций. U8 = UР - U8 = 3600 –151,5 =2448,5 В; U6 = UР - U6 = 3600 –219,4 =3380,6 В; U4 = UР - U4 = 3600 –287,3 =3312,7 В; U2 = UР - U2 = 3600 –67,4 =3533,6 В. Уровни напряжения поездов более 2700 В. Для момента t = 18 мин:    .I = IА + IБ =1213+1377 = 2590 А. Определяем потери напряжения до нагрузок I12, I10, I8: U12 = RТС∙lА12∙IА = 0,049∙6∙1213 =356,6 В; U10 = U12 + RТС(lА12 - lА10)∙(IА – I12) =356,6 + 0,049∙(12 - 6)∙(1213 – 800) =478,0 В. U8 = RТС∙lА8∙IБ =0,049∙4∙1377 =269,9 В. Наибольший допустимый по условиям нагрева ток -3450 А. Условие выполняется. Уровни напряжения у каждого поезда с уровнем по требованиям ПТЭ железных дорог определяются по формуле: UК = UР - UК, где UК - напряжение в контактной сети у поезда К; UК - потери напряжения до поезда К; UР - напряжение на шинах тяговых подстанций. U12 = UР - U12 = 3600 –356,6 =3243,4 В. U10 = UР - U10 = 3600 –478 =3122 В; U8= UР - U8 = 3600 –269,9 =3330,1 В. Уровени напряжения поездов более 2700 В. Для момента t = 20 мин:    .I = IА + IБ =1137+1271 = 2408 А. Определяем потери напряжения до нагрузок I14, I12, I10, I8: U14 = RТС∙lА14∙IА = 0,049∙2∙1137 =111,43 В; U12 = U14 + RТС(lА12 - lА4)∙(IА – I14) =111,43 + 0,049∙(8-2)∙(1137 –800) =210,58 В; U10 = U12 + RТС(lА14 - lА12)∙(IА – I14– I12) =210,58 + 0,049∙(14- 8)∙(1137 – 800-0) =309,65 В; U8=RТС∙lА8∙IБ =0,049∙2 ∙1271 =124,5 В. Наибольший допустимый по условиям нагрева ток -3450 А. Условие выполняется. Уровни напряжения у каждого поезда с уровнем по требованиям ПТЭ железных дорог определяются по формуле: UК = UР - UК, где UК - напряжение в контактной сети у поезда К; UК - потери напряжения до поезда К; UР - напряжение на шинах тяговых подстанций. U14 = UР - U14 = 3600 –111,43 =3488,57 В; U12 = UР - U12 = 3600 –210,58 =3389,42 В; U10 = UР - U10 = 3600 –309,65 =3290,35 В; U8 = UР - U8 = 3600 –124,5 =3475,5 В. Уровени напряжения поездов более 2700 В.  Рисунок 3 - Мгновенная схема (а), диаграмма изменения тока в контактной сети до каждого поезда (б) и потери напряжения в тяговой сети (в)для момента времени t = 18 мин.  Рисунок 4 - Мгновенная схема (а), диаграмма изменения тока в контактной сети до каждого поезда (б) и потери напряжения в тяговой сети (в)для момента времени t = 20 мин. Для момента t = 3 мин при 8-м поезде со знаком минус.   .I = IА + IБ =-350+1158 = 808 А. Определяем потери напряжения до нагрузок I8, I6, I4, : U8 = RТС∙lА8∙IА = 0,049∙3∙(-350)=-51,4 В; U6 = U8 + RТС(lА6 - lА8)∙(IА – I8) =-51,4 + 0,049∙(9-3)∙(-350+800) =80,9 В; U4 = U6 + RТС(lА4 - lА6)∙(IА – I8– I6) =80,9 + 0,049∙(15 - 9)∙(-350+800-0) =213,2 В; U2=RТС∙lА2∙IБ =0,049∙1∙1158 =113,48 В. Наибольший допустимый по условиям нагрева ток -3450 А. Условие выполняется. Уровни напряжения у каждого поезда с уровнем по требованиям ПТЭ железных дорог определяются по формуле: UК = UР - UК, где UК - напряжение в контактной сети у поезда К; UК - потери напряжения до поезда К; UР - напряжение на шинах тяговых подстанций. U8 = UР - U8 = 3600 +51,4 =3651,4 В; U6 = UР - U6 = 3600 –200,9 =3399,1 В; U4 = UР - U4 = 3600 –213,2 =3386,8 В; U2 = UР - U2 = 3600 –113,48 =3487,52 В Уровени напряжения поездов более 2700 В.  Для момента t = 3 мин при 8-м поезде со знаком минус и одной работающей подстанции А.  Определяем потери напряжения до нагрузок I8, I6, I4, : U8 = RТС∙lА8∙IА = 0,049∙3∙808 =118 В; U6 = U8 + RТС(lА6 - lА8)∙(IА – I8) =118 + 0,049∙(9-3)∙(808+800) =590 В; U4 = U6 + RТС(lА4 - lА6)∙(IА – I8– I6) =590 + 0,049∙(15 - 9)∙(808+800-980) =774 В; U2 = U4 + RТС(lА2 - lА4)∙(IА – I8– I6– I4) =774 + 0,049∙(21 - 15)∙(808+800-980-628) =774 В; Наибольший допустимый по условиям нагрева ток -3450 А. Условие выполняется. Уровни напряжения у каждого поезда с уровнем по требованиям ПТЭ железных дорог определяются по формуле: UК = UР - UК, где UК - напряжение в контактной сети у поезда К; UК - потери напряжения до поезда К; UР - напряжение на шинах тяговых подстанций. U8 = UР - U8 = 3600 –118 =3482 В; U6 = UР - U6 = 3600 –590 =2710 В; U4 = UР - U4 = 3600 –774 =2436В; Уровени напряжения поездов более 2700 В.  2. Определение расчетных нагрузок на провода контактной сети 2.1 Расчетные вертикальные нагрузки от силы тяжести проводов контактной подвески без дополнительных влияний Расчет производится по формуле: g0 = gн + nк(gк + gстр), где gн, gк, gстр– соответственно нагрузки от силы тяжести несущего троса, контактного провода и нагрузка от струн и зажимов. При одном контактном проводе gстр = 0,1 даН/м, при двух - gстр = 0,2 даН/м. nк – число контактных проводов. g0 = 1,037 + 2∙(0,873 + 0,2) = 3,183 даН/м. 2.2 Расчетные нагрузки в режиме ветра наибольшей интенсивности Горизонтальные нагрузки от воздействия ветра определяются по формуле Pв = 0,615СХVP2dP10-4, где VP – расчетная скорость ветра; dP – расчетное значение диаметра провода; СХ – аэродинамический коэффициент. Pвн = 0,6151,553321410-4 = 1,225 даН/м. Pвк = 0,6151,2533211,810-4 = 0,988 даН/м. Результирующая нагрузка при ветре определяется по формуле:  даН/м.Ветровая нагрузка на контактные провода не учитывается, так как значительная ее часть воспринимается фиксаторами. 2.3 Расчетные нагрузки в режиме гололеда Дополнительная вертикальная нагрузка от гололеда определяется по формуле: gг = 0,00277b(d+ b), где bр – расчетная толщина стенки гололеда (мм), определяемая по формуле b = bНК1К2 = 150,951,1 = 15,7 мм. Нормативная толщина стенки гололеда bН принимается из табл. 8 в зависимости от номера гололедного района, а коэффициенты К1 и К2 определяются следующим образом: К1 = 1,1÷0,9÷0,8 при bН = 5÷20÷30 мм; К2 = 0,8÷1,2÷1,4 при высоте от поверхности 5÷20÷30 м. gгн = 0,0027715,7(14 + 15,7) = 1,288 даН/м. gгк = 0,0027715,7(11,8 + 15,7) = 1,178 даН/м. Расчетное значение диаметра контактных проводов определяется по формуле:  ,где А – максимальный горизонтальный размер контактного провода; Н – высота контактного провода.  мм.Нагрузка от силы тяжести гололеда определяется отдельно на несущем тросе (gГТ) и контактном проводе (gГК). Значение bР для контактного провода принимается равнымbР/2. Результирующая нагрузка в режиме гололеда:  даН/м.2.4 Расчетные нагрузки в режиме гололеда с ветром Ветровые горизонтальные нагрузки определяются для несущего троса и контактного провода отдельно по формулам: Pв г = 0,615СХVГ2(dP + 2bР) 10-4, где VГ – скорость ветра при гололеде; принимается равной 60 % от величины VР. Pв г = 0,6151,553321410-4 = 1,225 даН/м. Результирующие нагрузки в режиме гололеда с ветром определяются по формуле  .Полученные результаты расчетов нагрузок на провода подвески необходимо занести в сводную таблицу 11. Расчетные нагрузки (даН/м)
Учебники, использованные при выполнении контрольной работы: 1. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. –М.: Транспорт, 1982. – 528 с. 2. Фрайфельд А.В. Проектирование контактной сети / А.В. Фрайфельд, Г.Н. Брод. – М.: Транспорт, 1991. – 335 с. 3. Марквардт К.Г. Контактная сеть / К.Г. Марквардт, И.И. Власов. – М.: Транспорт, 1977. – 271 с. 4. Григорьев В.Л. Электрические железные дороги. Задание и методические указания к курсовой работе № 2. – Куйбышев, КИИТ, 1987. – 15 с. 5. Григорьев В.Л. Электрические железные дороги. Задание и методические указания к курсовой работе № 3. – Куйбышев, КИИТ, 1988. – 16 с. Дата сдачи работы: |