Методика расчёта и выбора электрооборудования вагона, отвечающего требованиям современного подвижного состава, страница 4

2.2.4 Выбор по каталогу типа светильника для помещения

       Промышленностью выпускаются стандартные лампы; полученная расчетная мощность находится между двумя стандартными значениями 40Вт и 60Вт. Так как  при проектировании удельная мощность была выбрана максимальной, выбираем лампы мощностью 40 Вт, незначительное занижение номинальной мощности не приведёт к сильному ухудшению освещённости отделения. Кроме того, предусматриваем наличие в каждом светильнике лампы накаливания аварийного освещения (на случай если выйдут из строя обе люминесцентные лампы). Основные характеристики лампы показаны в таблице.

       Принимаем к установке      

                                        Вт

Таблица 2.2. Электрические светильники и лампы, установленные в помещениях вагона

2.2.5 Определение мощности электрической энергии, потребляемой для общего освещения помещений вагона

а) общего

 Вт,     

где К_ИОО=0,5 – коэффициент использования общего освещения. Максимальное использование освещения в среднем не превышает 12 часов - половина суток (24/12 = 0,5);

N_СОО=26 – количество светильников общего назначения;

n_СОО=2 - количество ламп в светильнике;

P_СОО=40 – номинальная мощность люминесцентных ламп;

η_СОО=0,85 – КПД преобразователя для питания люминесцентных ламп (используем полупроводниковый преобразователь из-за высокого КПД, малых габаритов и сравнительной простоты обслуживания);

б) суммарное потребление мощности электроэнергии

       Помимо отделений в вагоне должны освещаться коридор, тамбуры, туалеты и служебное отделение. Считается, что на освещение этих помещений уходит не более 25% энергии расходуемой на общее.

Р₀=1,25∙Р_ОО = 1,25∙734,12 = 917,65 Вт ≈ 0,92 кВт

2.3 Расчет и выбор электронагревательных устройств вагона

2.3.1 Определение необходимой мощности отопительной установки

      В зимнее время или в холодную погоду температура окружающей среды достаточно маленькая. Для поддержания температуры в допустимых пределах необходимо использовать обогревательные приборы. Отопление в вагоне по проекту водяное с котлом на твёрдом топливе с дополнительным электрическим отоплением.

      Итак, в проектируемом вагоне в качестве основного отопления - водяное, а в качестве дополнительного - электрическое. Электрическое отопление осуществляется группой электропечей и электрокалорифером. Водяное отопление осуществляется подачей нагретой воды из котла в трубы, проложенные вдоль вагона и в водяной калорифер, находящийся в воздушном канале рядом с нагревательным элементом электрокалорифера.  При одновременной работе обеих систем электрическое отопление используется для выравнивания небольших колебаний температуры, которые неизбежны при работе одного водяного отопления с котлом на твёрдом топливе. В осенний и весенний периоды, когда водяная система отопления не работает, действует лишь электрическое отопление. Наличие электрического отопления позволяет полностью автоматизировать процесс поддержания заданного теплового режима в помещениях вагона.

       Помимо этих источников тепла имеются и некоторые другие: например, сами пассажиры, работающее оборудование и т.д. Если не учесть данные факторы, возможен перегрев воздуха, что снизит комфортность или приведет к перерасходу энергии. Неправильно подобранный температурный режим весьма отрицательно влияет на человека, все что находится за пределами диапазона приемлемости (17^о... 27^ОС) снижает мозговую активность. Высокие температуры провоцируют в человеке агрессию, а низкие наоборот апатию и скуку. Недопустим как перегрев, так и недостаточное количество тепла.

     Тепловой баланс, обеспечивающий поддержание расчетной температуры внутри вагона, может быть определен уравнением теплового баланса:

Р_ОТ  = ΔР_ПВ + ΔР_ФР + ΔР_В  – ΔР_П  –  ΔР_О , кВт

Тепловые потери через ограждающую поверхность вагона:

ΔР_ПВ  = S_пв ∙К'_Т ∙ Θ_р =  23,299 кВт,

где  S_пв=332  м² - общая поверхность ограждения вагона;

       К'_Т=1,21 Вт/м²∙^ОС – обобщенный коэффициент теплопередачи вагона;

      Θ_р =  |-40-(+18)| =  58°С – расчетный перегрев воздуха в помещениях вагона.

Тепловые потери при инфильтрации конструкции  и открывании дверей при посадке и высадке пассажиров:

ΔР₀ = 0,1 ∙ ΔР_ПВ  = 2,33 кВт

Тепловая энергия, необходимая для подогрева воздуха в системе вентиляции вагона:

ΔР_В=ρ ∙ с_В  ∙ V ∙ θ_р = 11,38 кВт,

где ρ=1,3 кг/м³ – плотность воздуха;

      с_В=1,006 кДж/кг∙^оС – удельная теплоемкость воздуха;

      V=540 м³/ч = 0,15 м³/с – объем наружного воздуха (зимой объем наружного воздуха на пассажира равен 15 м³/ч ∙ пас.);

      Θ_р=58°С - расчетный перегрев воздуха.

Тепловые потери пассажиров:

ΔР_П  = Q_пас ∙ N_пас = 5,4 кВт,

где Q_пас=100 Вт час/пас – удельное тепловыделения пассажира;

       N_пас=54 чел. – количество пассажиров в вагоне.

Тепловые потери от работающего оборудования вагона:

ΔР_ФВ = 0,1 ∙ ΔР_ПВ  = 2,33 кВт

Необходимая мощность тепловой энергии отопительной установки для обеспечения расчетного теплового баланса в вагоне:

Р_ОТ = Θ_р ∙ (S_пв ∙ К'_Т+ ρ ∙ с_В ∙ V) – Q_пас ∙ N_пас = 29,3 кВт,

где  S_пв=332  м² общая поверхность ограждения вагона;

       К'_Т=1,21 Вт/м² ∙^ОС – обобщенный коэффициент теплопередачи вагона;

       Θ_р =58 ^оС – расчетный перегрев воздуха в помещениях вагона;

       ρ=1,3  кг/м³– плотность воздуха;

       с_В=1,006  кДж/кг ∙ ^оС – удельная теплоемкость воздуха;

       V=540 м³/ч=0,15 м³/с – объем наружного воздуха (зимой объем наружного воздуха на пассажира равен 15м³/ч∙пас.);

       Q_пас=100  Вт/пас – удельное тепловыделение пассажиров;

       N_пас=54 чел. – количество пассажиров.

2.3.2 Электронагреватели вагона: описание и основные характеристики.

     Данный вагон использует водяное отопление в качестве основного, а электрическое - в качестве дополнительного, включающего в себя электропечи и электрокалорифер. Суммарная мощность, потребляемая приборами электронагревательными не должна превышать суммарную мощность, потребляемую холодильной установкой в летнем режиме. Она равна: