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

Введение. 1

Исходные данные. 2

1 Краткая характеристика вагона и его электрооборудования. 2

1.1 Перечень потребителей электрической энергии. 3

1.2 Вариант электроснабжения вагона: структурная схема, описание. 4

1.3 Размещение электрооборудования в вагоне (предварительное) 6

2 Расчет и выбор основного электрооборудования. 7

2.1 Расчет и выбор электроприводов вагонных механизмов. 7

2.2 Расчет и выбор электроосвещения. 9

2.3 Расчет и выбор электронагревательных устройств вагона. 11

3 Определение потоков и расчет мощности электрической энергии. 13

3.1 Анализ структуры электрооборудования вагона. 13

3.2 Определение потока энергии от ВПМ 3000В. 13

3.3 Определение потока энергии от генератора. 14

3.4 Определение потока энергии от аккумуляторной батареи. 15

3.5 Определение максимальной мощности электроэнергии, потребляемой от «штатных» источников. 18

4 Выбор и расчет источников электрической энергии вагона. 19

4.1 Расчет и выбор аккумуляторной батареи. 19

4.2 Расчет и выбор электромашинного генератора. 20

4.3 Расчет и выбор выпрямительной установки электромашинного генератора. 20

4.4 Расчет и выбор статического преобразователя. 22

5 Определение годового объема и стоимости израсходованной электрической энергии в пассажирском вагоне. 23

6 Расчет и выбор проводов и кабелей, коммутационной и защитной аппаратуры при подключении электротехнических устройств. 24

6.1 Общие сведения. 24

6.2 Расчет и выбор проводов подключения генератора. 24

6.3 Расчет и выбор коммутационной аппаратуры электропривода вентиляционного агрегата. 25

7 Принципиальная электрическая схема электрооборудования. 26

8 Размещение электрооборудования в вагоне. 28

Заключение. 29

Список использованных источников. 29

Введение

      Повышению культуры обслуживания пассажиров на железнодорожном транспорте и созданию для них комфортных условий способствует оснащение пассажирских вагонов различным электрооборудованием, используемым для освещения, отопления и вентиляции помещений вагона, охлаждения подаваемого в вагон воздуха и продуктов питания, приведения в действие различных устройств, облегчающих труд поездной бригады, питания радиоаппаратуры и приборов, обеспечивающих безопасность движения поезда. 

      В дынном проекте рассматриваются некоторые принципиальные вещи, которые необходимо учитывать при создании новых вагонов, а именно:

·  расчёт и выбор основного электрооборудования (электроприводов вагонных механизмов, определение расчетного значения мощности электродвигателя);       

·  расчёт и выбор электроосвещения вагонов;      

·  расчёт и выбор электронагревательных устройств вагона;  

·  определены потоки энергии от источников (в частности, потоки энергии от генератора и от аккумуляторной батареи) и выполнен расчет мощности электрической энергии, потребляемой в вагоне;         

·  выполнен расчет и выбор источников электрической энергии вагона (аккумуляторной батареи и электромашинного генератора) и сопутствующего оборудования (выпрямительной установки электромашинного генератора);

·  определён годовой объем и стоимость израсходованной электрической энергии в вагоне;     

·  расчёт и выбор кабелей, проводов, коммутационной и защитной аппаратуры при подключении электротехнических устройств;

·  составлены схема размещения и принципиальная схема электрооборудования и даны описания к ним.  

Основной целью данного курсового проекта является овладение методикой расчёта и выбора электрооборудования вагона. 

Исходные данные

Вариант № 2

Тип вагона – ЦМВ открытой планировки;

Количество пассажиров – 54;

Отопление – жидкостное (котел на твердом топливе с дополнительными электрическими нагревателями);

Система кондиционирования воздуха есть;

Электроснабжение – комбинированное (источники для питания низковольтных потребителей располагаются на вагоне, а источник для питания высоковольтных потребителей – в ЕЭС).

1 Краткая характеристика вагона и его электрооборудования

       Тип рассматриваемого вагона - цельнометаллический вагон открытой планировки (ЦМВО), который в совокупности является сложной системой включающей в себя огромное множество деталей и устройств, необходимых для правильного функционирования и безопасного движения. Для обеспечения нормальной жизнедеятельности пассажира необходимо большое количество разнообразных приспособлений, обеспечивающих обычный уровень функционирование организма человека. Наиболее доступным и дешевым источником энергии оказалось электричество. Каждая единица электрооборудования имеет свои характеристики как электрические, так и механические, термодинамические, магнитные и некоторые другие. В данной работе основное внимание будет уделено электрическим параметрам. Населенность вагона - 54 пассажира и поэтому требует уделить особое внимание воздухообмену.

      Электроснабжение вагона комбинированное, при котором источники для питания низковольтных потребителей располагаются на вагоне, а источник для питания высоковольтных потребителей – в ЕЭС.

      Для освещения вагона выбраны люминесцентные лампы в связи с их большей экономичностью и лучшими техническими и эксплуатационными качествами по сравнению с лампами накаливания. Тип электроосвещения - общее.

      Установленное в вагоне электрооборудование подобрано с учетом его технических характеристик, а также имеет наименьшую массу и габаритные размеры, так как эти параметры влияют на экономические показатели работы подвижного состава. И ко всему этому, электрические машины, аппараты и приборы установлены на вагоне так, чтобы облегчить их обслуживание, проверку, монтаж, демонтаж и ремонт в пути следования и на кратковременных стоянках. Обращено внимание на оборудование, устанавливаемого снаружи и под вагоном, так как оно обязательно должно вписываться в габариты подвижного состава.

       Кроме того, системы электроснабжения выполнены с использованием силовой и слаботочной полупроводниковой техники, что существенно повышает надежность функционирования системы в нормальных и аварийных условиях и улучшает качество вырабатываемой электроэнергии, несмотря на дороговизну такой техники.

       Также в электрооборудовании вагона предусмотрены современные технологические системы контроля и системы управления электрооборудованием.

1.1 Перечень потребителей электрической энергии

      Питание вагона комбинированное – это наиболее выгодный вариант на сегодняшний день и имеет весьма хорошие прогнозы на будущее, в крайнем случае, возможен переход к любому другому виду электроснабжения без серьёзного переоборудования (например: замена генератора на преобразователи). Подобный способ (комбинированный) получения энергии требует объединения состава в единую энергетическую сеть. Это осуществляется с помощью высоковольтной поездной магистрали [ВПМ] (поездной сборной шины [ПСШ]). А так же каждый вагон должен иметь свою аккумуляторную батарею и зарядное устройство. Все потребители можно разделить на две группы по величине рабочего напряжения – 3000В и 110В. К первой группе, к группе с очень большой мощностью, можно отнести приборы отопления; к остальным все иные устройства. Наименования и некоторые технические характеристики устройств расходующих электрическую энергию в процессе эксплуатации приведены в таблице 1.