На участках переменного тока соседние фидерные зоны могут питаться от разных фаз, поэтому рекуперация возможна только на своей фидерной зоне. Однако, на участках переменного тока нет проблем с возвратом электроэнергии во внешнюю энергосистему – так как нет диодных выпрямительных установок.
Теперь перейдем к рассмотрению вопроса реализации рекуперации на ЭПС. Так же, как и при реостатном торможении, для перехода ТД в генераторный режим необходимо его реверсировать.
Рассмотрим случай ТД
последовательного возбуждения. При входе в режим рекуперации система
описывается следующим уравнением:
.
Как следует из рисунка, кривые ЭДС и падения напряжения на активных сопротивлениях ТД может иметь две точки пересечения. Точка а является точкой неустойчивого равновесия, т.к. при отклонении тока в большую сторону ЭДС самоиндукции стремится увеличить ток, а при отклонении в меньшую – уменьшить. При увеличении тока система попадает в новое положение равновесия а', которое является устойчивым, но при этом величина тока I' недопустима высока. Следовательно, осуществить рекуперацию с ТД последовательного возбуждения очень сложно и на практике не применяется.
На
сеть постоянного тока устойчиво работают ТД независимого возбуждения (линия 3)
и ТД встречно-смешанного возбуждения (линия 1). Из рисунка следует, что точка а
пересечения кривых СФV и U+ir является точкой
устойчивого равновесия.
Рассмотрим тормозные характеристики ТД независимого возбуждения. Тормозной ток равен:
.
С ростом тока магнитный поток, а следовательно, и ЭДС несколько снижаются за счет реакции якоря. Тормозная сила пропорциональна току якоря. В зоне высоких токов якоря зависимость В = ¦(I) становится нелинейной. Из формулы следует, что зависимости I = ¦(V) и В = ¦(V) не проходят через начало координат. Величина Vmin зависит от уровня напряжения в контактной сети, соединения ТД (m) и величины стабилизирующего резистора Rст.
Тормозные характеристики рекуперации с независимым возбуждением аналогичны тормозным характеристикам реостатного торможения с независимым возбуждением с той лишь разницей, что тормозные характеристики рекуперативного торможения при постоянном токе возбуждения не проходят через ноль. На характеристики накладываются те же ограничения: по коммутации; по току якоря; по току возбуждения; по сцеплению; по максимальной скорости.
Регулировать тормозную силу при рекуперативном торможении возможно, как следует из формулы, изменяя ток возбуждения. Возможно введение в цепь якорей дополнительного сопротивления, но при этом повышается скорость окончания рекуперации.
Рекуперативное торможение с независимым возбуждением обладает теми же преимуществами и недостатками, что и реостатное торможение с независимым возбуждением.
Для стабилизации тормозных характеристик, выравнивания нагрузок по параллельным ветвям, уменьшения бросков тока при изменениях напряжения в КС используются различные схемы рекуперации.
Наиболее простой вариант – чисто независимое возбуждение. Недостаток – большой разброс токов по параллельным ветвям и чувствительность к броскам напряжения.
Для получения падающей характеристики возможно включение стабилизирующего резистора. При увеличении тормозного тока увеличивается падение напряжения на резисторе Rc, следовательно, уменьшается напряжение на обмотке возбуждения и ток возбуждения. Достоинство схем – возможность непосредственного перехода в режим рекуперации из режима тяги. Недостаток – потери, увеличение скорости окончания рекуперации, требуется значительная мощность возбудителя, так как тормозной ток протекает по нему.
Для уменьшения
бросков тока при изменении напряжения КС применяется схема с
противовозбуждением возбудителя. В этой схеме возбудитель имеет
встречно-смешанное возбуждение. При увеличении тормоз
ного тока происходит
размагничивание возбудителя и уменьшение магнитного потока.
На существующем ЭПС применяется схема с противовозбуждением возбудителя (ВЛ10, ВЛ11) (смотри курсовой проект). На электропоездах ЭТ2 применяется схема независимого возбуждения с системой автоматического управления тормозной силой.
6. Энергетика движения поезда.
6.1. Задачи расчета расхода электроэнергии на движение поезда.
Для обеспечения электроэнергией подвижного состава электрифицированных железных дорог ее необходимо произвести на электростанции, передать на тяговую подстанцию, преобразовать и передать на ЭПС. При производстве, преобразовании и передаче электроэнергии неизбежны потери. С точки изучения энергетики поезда нас, как тяговиков, интересует лишь непосредственно затраты электроэнергии на движение поезда, хотя, рассматривая вопросы снижения энергозатрат, необходимо выбирать режимы движения поезда с учетом потерь электроэнергии в системе тягового энергоснабжения – т.е. нас интересует часть энергосистемы, находящаяся после счетчика на входе ТП, так как потери в оборудовании ТП и тяговой сети относят на тягу поездов.
Владеть вопросом расхода электроэнергии на тягу поездов необходимо для:
прогнозирования перспектив потребления электроэнергии железными дорогами в целом при проектировании ввода новых мощностей энергосистем (глобальная задача);
нормирования расхода электроэнергии на тягу поездов как железной дороги в целом, так и на отдельную поездку локомотивной бригады для стимулирования ее к рациональному расходованию электроэнергии (локальная задача).
Решение этих задач возможно различными способами. Начнем с самого простого: оценку расхода электроэнергии при движении поезда по перегону можно произвести следующими способами:
численный (с использованием тягового расчета. Самый точный способ, но наиболее трудоемкий)
.
аналитический метод (по составляющим);
графоаналитический (совмещение тягового расчета с аналитическим);
методы, основанные на математической статистике.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.