Методика расчёта и выбора электрооборудования вагона, отвечающего требованиям современного подвижного состава, страница 7

Условное обозначение на схемах	Наименование	Номинал. мощность Pн    кВт	kи		kп
A4	Устройства управления, регулирования и защиты электрооборудованием	0,5	1,0		1,0
А5	Система пожарной сигнализации	0,1	1,0		1,0
А6	Системы технологические контроля (нагрева буксы, уровня воды, температуры…)	0,2	1,0		1,0
EL1	Аварийное освещение	0,3			1,0
EL2	Служебное освещение (лампы накаливания)	0,4	0,1		1,0
EH1	Концевые сигнальные фонари	0,24	0,1		1,0
EK3	Обогреватели сливных и наливных труб	1,0	0,1		1,0
EK4	Обеззараживатель питьевой воды	0,2	0,2		1,0
M2	Электродвигатель насоса пожаротушения	0,25	0,1		2,0
М3	Электродвигатель вентиляционного агрегата	1,5		1,0	2,0

3.5 Определение максимальной мощности электроэнергии, потребляемой от «штатных» источников

На основании проделанных расчетов получаем необходимые мощности источников тока:

P_{РАСЧЕТ.ВПМ} = 35,6 кВт, расчетная мощность от ВПМ (ПСШ);

Р_{РАСЧЕТ.ГЕНЕРАТОРА} = 34,114 кВт, расчетная мощность генератора;

Р_{РАСЧЕТ.БАТАРЕИ} = 22 кВт, расчетная мощность аккумуляторной батареи.

4 Выбор и расчет источников электрической энергии вагона

      Проектируемый вагон должен иметь три источника электрической энергии для питания различных систем:

- аккумуляторную батарею;

- электромашинный генератор с приводом от оси КП

- высоковольтный статический преобразователь, подключаемый к ВПМ (ПСШ).

4.1 Расчет и выбор аккумуляторной батареи

        Основная задача аккумуляторной батареи накопить достаточное количество энергии, чтобы при неработающем генераторе обеспечить электричеством всех низковольтных потребителей на достаточное количество времени. Для данного проекта будем использовать кислотно-свинцовые аккумуляторы с номинальным напряжением 2В.

Кислотно-свинцовый аккумулятор. U_H.АК=2В, номинальное напряжение аккумулятора;

4.1.1 Определение расчетного значения разрядного тока

 А,

где U_{Н Б}=110В, номинальное напряжение бортовой сети вагона;

       Р_{РАСЧЕТ.БАТАРЕИ}=7,659 кВт, расчетная мощность аккумуляторной батареи.

4.1.2 Определение расчетного значения емкости аккумуляторов вагонной батареи

 А ч,

где К_зап=1,2 - коэффициент запаса;

       I_расч=69,627 А - ток часовой разрядки;

       Kq(I)=0,75 - коэффициент отдачи по емкости при часовом разрядном токе;

       Kq(t^o_окр)=0,45 - коэффициент отдачи по емкости при расчетной (-40^оС) температуре окружающей среды;

       Kq(Тел)=0,8 - коэффициент износа конструкции аккумулятора в процессе эксплуатации;

       Kq(U_зар)=0,8 - коэффициент учета неполной зарядки аккумулятора из-за неблагоприятного графика поезда.

4.1.3 Определение количества аккумуляторов в вагонной батареи

,

где U_Н.Б.=110 В – номинальное напряжение бортовой сети вагона (аккумуляторной батареи);

       U_А.Б.=2 В - номинальное напряжение аккумулятора.

      Принимаем количество аккумуляторов в батареи 55 шт.

4.1.4 Выбор типа и номинальной емкости аккумуляторной батареи

       Принимаем к установке на вагон аккумуляторную батарею:

55 ВПМ-400 - 400

Тип:   ВПМ-400

Кол-во аккумуляторов в батареи:  55 шт

Номинальная емкость: 400 А*ч

Напряжение: 52/110

Разрядный ток: 60 А

4.2 Расчет и выбор электромашинного генератора

     Генератор должен полностью обеспечивать нужды вагона. В виду моего личного предпочтения, весьма хороших характеристик и малых габаритов устанавливаем генератор переменного тока DCG4435/24/2a.

Расчетная мощность генератора 34,114 кВт,

Принимаем к установке на вагон:

- электромашинный генератор DCG4435/24/2a

          Номинальная мощность 35 кВт

          Номинальная сила тока 278 А

          Номинальное напряжение 140 В

          Частота тока 200-680 Гц

          Максимальная частота вращения 3400 об/мин

          Масса 220 кг

          Страна изготовитель ГДР

- механическую передачу привод ВБА-32/2

          Тип редукторно-карданный от средней части оси КП

          Тележка КВЗ-ЦНИИ конструкционная скорость 160 км/ч

          Передаточное число 3,27

          Мощность генератора 32 кВт

          Страна изготовитель ГДР

4.3 Расчет и выбор выпрямительной установки электромашинного генератора

      Современные электрические генераторы пассажирских вагонов это синхронные индукторные генераторы переменного тока, эксплутационная надежность которых на порядок выше генераторов постоянного тока. Однако бортовая электрическая сеть большинства вагонов – сеть постоянного тока, что, в основном, определяется использованием аккумуляторной батареи  в качестве одного из источников электрической энергии.

      Поэтому в этом проекте мы применим выпрямительную установку на выходе электромашинного генератора. Так как вагон имеет кондиционирование воздуха, то мощность генератора будет превышать 30 кВт и он будет выполнен с двумя группами трехфазных обмоток на статоре, сдвинутых относительно друг друга на 60 электрических градусов, а в качестве выпрямителя используются две трехфазные мостовые схемы. Дополнительным преимуществом подобного выпрямительного устройства является снижение пульсаций выходного напряжения до 1,4%. Увеличение количества полупроводниковых диодов так же не является недостатком, так как и в схеме на выходные мощности порядка 30 кВт при напряжении 110 В их фактическое количество должно быть больше не менее чем в два раза за счет параллельного включения.

       Применяем к установке на вагон выпрямитель по шестифазной мостовой схеме:

Рис. 4.1 Выпрямительная установка по шестифазной мостовой схеме

4.3.2 Определение расчетного значения номинальной и габаритной мощности выпрямительной установки:

 кВт,

где K_u=U_Г.Макс/U_Г.Мин – отношение максимального к минимальному значению напряжения генератора, обусловленное регулированием для зарядки аккумуляторной батареи в поездных условиях (принимаем 1,35);