Для примера на рисунке 2 а, б приведены схемы включения ЭН в вагонах с комбинированным отоплением зарубежного и отечественного производства, использующих энергию высоковольтной (3000 В) поездной магистрали ПМ. В каждом из этих вагонов нагрев воды в котле обеспечивают 24 нагревательными элементами типа HHS2-0.5 (их данные приведены в методических указаниях 14/7/3 в таблице 5, приложение 1). Элементы R включаются в четыре параллельные ветви по 6 штук последовательно в каждой. В одних схемах (рисунок 2 а) ЭН разделены на две одинаковые по мощности (24 кВт) группы ЕК1 и ЕК2. Каждая из этих групп, включается отдельным высоковольтным контактором (К14, К15), получая питание от вагонной магистрали ПМ через разъединитель Q, общий предохранитель F25 и групповые предохранители F27 и F28. В отечественных вагонах ранних выпусков производится одновременное включение всех ЭН одним контактором (рисунок 2 б). Питание от магистрали подается через разъединитель В59, высоковольтный предохранитель Пр73 и контактор К8.
Во входную и выходную цепи питания ЭН включены катушки дифференциального реле Р28.
б) Определение основных показателей для выбора коммутационныхаппаратов и элементов магистрали.
Основными показателями для выбора коммутационного аппарата (КА) - контактора являются: наибольшее рабочее напряжение Uип.макс источника питания и наибольший отключаемый ток.
Наибольший ток коммутируемых цепей электрического отопления можно найти после окончательного определения общего количества ЭН, воспользовавшись уравнением
Подставив в это уравнение значение наибольшей мощности отдельного ЭН, определяемой по уравнению (19), получим
( 22 )
Если для значения тока, найденного по уравнению (22), не удается подобрать подходящий контактор, то можно рекомендовать разбивку параллельных цепей на отдельные группы и подбор подходящего контактора из числа имеющихся для каждой из них. Для определения тока каждой группы можно воспользоваться уравнением (22), заменив в нем значение общего количества параллельных цепей нагревателей количеством таких цепей в рассматриваемой группе.
Отдельно следует остановиться на особенностях защиты цепей последовательно - параллельно включенных ЭН отопления от токов короткого замыкания (КЗ), осуществляемой с помощью предохранителей.
Такие схемы характерны для высоковольтных цепей отопления. Для примера рассмотрим общий вид схемы соединения нагревательных элементов, приведенной на рисунке 3. Схема состоит из Nп параллельных ветвей, в каждой из которых последовательно включены Nс нагревательных элементов. Цепи ЭН защищены от токов КЗ обшим предохранителем F. Подобный способ зашиты оказывается неэффективным в случае замыкания на корпус (землю) одного из нагревателей (см элемент Ri на рисунке 3). Для доказательства этого сравним ток, протекавший по предохранителю до замыкания элемента Ri. с его же током после замыкания. На основании уравнения (22) находим, что ток предохранителя до появления КЗ равнялся
( 23 )
где R=(Uh)2/Ph- сопротивление отдельного ЭН.
При одинаковом сопротивлении всех ЭН, входящих в рассматриваемую схему, их. общее сопротивление (при отсутствии КЗ) равно
( 24 )
Нетрудно показать, что при замыкании одного из ЭН на землю (или при коротком замыкании одного из них), общее сопротивление уменьшится и будет равно
( 25 )
где 
- количество оставшихся
последовательно включенных элементов в цепи с КЗ.
Уравнение (25) при
что указывает на отсутствие КЗ, превращается в
уравнение (24).
Так как общее
сопротивление цепей уменьшится, то ток через предохранитель F увеличится до значения 
. Кратность его увеличения по сравнению с прежним значением составит
( 26 )
Если рассмотреть цепь из 24 нагревательных элементов (Nc=6 и Nп=4), характерную для высоковольтного комбинированного отопления (см.рисунок 2 б), то при замыкании на землю одного из ТЭНов кратность увеличения тока по предохранителю Пр73 на основании (26) будет равна кi=1,05. Пятипроцентное увеличение тока по предохранителю не сможет вызвать его перегорания. Однако оставшиеся в одной из цепей 5 элементов вместо 6 будут работать с перегрузкой.
Сравнив на основании уравнения (19) мощности, рассеиваемые этими элементами до и после КЗ одного из них, можно определить, что каждый из оставшихся пяти элементов будет работать с перегрузкой в 1,44 раза.
Для защиты нагревательных элементов отопления от перегрузки в рассмотренном режиме в схемах отечественных вагонов и предусмотрена установка дифференциального реле Р28 (см. рисунок 2 б) типа IP-007. Реле срабатывает, если разница токов на входе и выходе отопительной установки достигает 3-5 А.
Ток,
наиболее длительно потребляемый отопительной установкой, является основным исходным фактором для расчета сечения провода (или проводов) поездной магистрали и
выбора межвагонных соединителей
(штепселей и розеток). При этом учитывают, что магистраль и соединители
каждого вагона должны быть рассчитаны на наибольший суммарный ток 
потребляемый всеми вагонами поезда.
(
27 )
где Nв - количество вагонов в поезде.
Сечение проводов и кабелей выбирают с учетом следующих факторов:
• допустимого нагрева расчетным током и током короткого замыкания;
• допустимых потерь напряжения;
• экономической целесообразности.
РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРЕВАТЕЛЕЙ
В отдельных случаях, когда не удается подобрать для отопления ТЭН из числа серийно выпускаемых промышленностью, прибегают к разработке новой конструкции применительно к конкретным условиям работы. В этом случае в первую очередь следует определить геометрические размеры теплоизлучающего элемента (спираль, стержень). Исходными данными для расчета служат: номинальная полезная мощность Рн; номинальное напряжение Uh; условия работы, характеризуемые температурой на поверхности элемента, свойствами нагреваемой среды, условиями теплопередачи и пр.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.