close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Otchet po lab

код для вставкиСкачать
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Кафедра "Электроснабжение железнодорожного транспорта"
ОТЧЕТ
по лабораторным работам
по дисциплине
"Электроснабжение железных дорог"
Выполнила: Попова М.С. Гр. 871
Проверил: Еремеев Д. Ю.
САМАРА 2010
Лабораторная работа № 1
Исследование несимметрии во внешней системе электроснабжения
Цель работы: изучить влияние однофазной тяговой нагрузки системы 27,5 кВ переменного тока на загрузку фаз системы внешнего электроснабжения.
Краткие теоретические сведения
В системе тягового электроснабжения переменного тока с напряжением 27,5 кВ электровоз получает питание от одной фазы. Следует отметить, что электрический локомотив потребляет большую мощность. Таким образом, наличие однофазных тяговых нагрузок приводит к возникновению в 3-х фазной питающей сети несимметрии токов, что вызывает появление несимметрии напряжений /1, 5/.
Это пагубно сказывается на системе электроснабжения:
- увеличиваются потери электроэнергии;
- происходит недоиспользование мощности сети;
- возникает неравномерная загрузка фаз (неодинаковые условия работы потребителей);
- увеличивается нагрев асинхронных и синхронных машин;
- увеличивается влияние на линии связи;
- происходит ограничение пропускной способности железных дорог.
На рис.1 приведена схема питания тяговой сети переменного тока при помощи трехфазного трансформатора и соответствующая этой схеме векторная диагармма.
Рис.1. Схема тяговой подстанции переменного тока и векторная диаграмма
Известны следующие меры по уменьшению несимметрии:
- применение специальной схемы подключения тяговых подстанций к линии электропередачи, обеспечивающей поочередную загрузку фаз внешней сети;
- питание тяговых подстанций от мощных энергосистем;
- применение специальных симметрирующих устройств;
- повышение удельного веса районной нагрузки, имеющей равномерную загрузку
Рисунок 2. Временная диаграмма токов правого и левого плеч при односторонней схеме питания тяговой сети.
Рисунок 3. Временная диаграмма фазных токов при односторонней схеме питания тяговой сети.
Рисунок 4. Временная диаграмма коэффициентов и при односторонней схеме питания тяговой сети.
Рисунок 5. Временная диаграмма токов правого и левого плеч при двухсторонней схеме питания тяговой сети.
Рисунок 6. Временная диаграмма фазных токов при двухсторонней схеме питания тяговой сети.
Рисунок 7. Временная диаграмма коэффициентов и при двухсторонней схеме питания тяговой сети.
Вывод: Было изучено влияние однофазной тяговой нагрузки системы 27,5 кВ переменного тока на загрузку фаз системы внешнего электроснабжения. Оценивая степень несимметрии токов во внешней системе при односторонней и двухсторонней схемах питания, выражаемой коэффициентами и можно сделать вывод, что при одностороннем питании симметрия во внешней системе электроснабжения выше, чем при двухсторонней схеме питания.
Лабораторная работа № 2
Исследование процесса рекуперации в тяговой сети постоянного тока
Цель работы: исследовать возможность сокращения расхода электрической энергии на тягу поездов за счет применения рекуперативного торможения.
Краткие теоретические сведения
При осуществлении рекуперативного торможения тяговые двигатели переводят в генераторный режим и накопленная поездом механическая энергия превращается в электрическую, передаваемую потребителям Следует отметить, что рекуперативное торможение - не единственный вид торможения электроподвижного состава. Для надежного электрического торможения необходимо в любой момент иметь потребителя, готового принять количество электроэнергии, соответствующее необходимому тормозному усилию.
Как правило, рекуперативное торможение применяется на одних и тех же участках пути, имеющих длительные спуски Применение рекуперативного торможения позволяет снизить эксплуатационные расходы на тягу поездов, так как рекуперируемая энергия обеспечивает питание поездов на смежных путях (движущихся в режиме тяги) или инвертируется во внешнюю сеть для питания других потребителей (при отсутствии поблизости поездов, движущихся в режиме тяги) Таблица 1
Анализ применения рекуперативного торможения
Вариант графика движенияРасход электроэнергии по тяговым подстанциям, кВт·чПотери, кВт·ч ТП1ТП2ТП3ТП4ТП5ТП6∑1Без рекуперации4571,312103,714147,013459,916069,07188,667539,55934,5С рекуперацией4571,38202,78612,810361,913031,76193,0 50973,45868,02Без рекуперации6112,215953,319084,915050,017587,49024,282811,89
7523,2С рекуперацией6112,212253,613908,410453,813148,97663,863540,67
7407,53Без рекуперации5506,615233,717385,315350,217063,88369,378908,89
7119,2С рекуперацией5506,610494,810808,011514,413517,17218,659059,57
6971,9
Рисунок 1. Схема расположения тяговых подстанций и профиль пути.
Опыт 1
Рисунок 2. Кривая поездного тока на расчётном участке без применения рекуперативного торможения нечётное направление.
Рисунок 3. Кривая поездного тока на расчётном участке без применения рекуперативного торможения чётное направление.
Рисунок 4. Кривая поездного тока на расчётном участке с применением рекуперативного торможения нечётное направление.
Рисунок 5. Кривая поездного тока на расчётном участке с применением рекуперативного торможения чётное направление.
Опыт 2
Рисунок 6. Кривая поездного тока на расчётном участке без применения рекуперативного торможения нечётное направление.
Рисунок 7. Кривая поездного тока на расчётном участке без применения рекуперативного торможения чётное направление.
Рисунок 8. Кривая поездного тока на расчётном участке с применением рекуперативного торможения нечётное направление.
Рисунок 9. Кривая поездного тока на расчётном участке с применением рекуперативного торможения чётное направление.
Опыт 3
Рисунок 10. Кривая поездного тока на расчётном участке без применения рекуперативного торможения нечётное направление.
Рисунок 11. Кривая поездного тока на расчётном участке без применения рекуперативного торможения чётное направление.
Рисунок 12. Кривая поездного тока на расчётном участке с применением рекуперативного торможения нечётное направление.
Рисунок 13. Кривая поездного тока на расчётном участке с применением рекуперативного торможения чётное направление.
Вывод: исследовали возможность сокращения расхода электрической энергии на тягу поездов за счет применения рекуперативного торможения.
Можно сделать вывод, что с применением рекуперативного торможения уменьшается расход электрической энергии по тяговым подстанциям, а так же потери электроэнергии.
Лабораторная работа № 3
Исследование схем питания контактной сети
Цель работы: исследовать схемы питания контактной сети на примере участка, электрифицированного по системе 3,3 кВ постоянного тока.
Краткие теоретические сведения
По способу питания контактной сети межподстанционных зон различают схему одностороннего питания и схему двустороннего питания. При схеме одностороннего питания электровоз получает питание от одной тяговой подстанции, при двусторонней схеме - от двух. Схема двустороннего питания считается предпочтительней, так как потери энергии при такой схеме меньше /5/.
В зависимости от количества общих точек между контактными сетями смежных путей различают раздельную, узловую и параллельную схемы (рис.7).
а)
б)
в)
Рис.7. Схемы питания: а - раздельная; б - узловая; в - параллельная
При узловой схеме потери энергии меньше, чем при раздельной, а при параллельной схеме потери энергии меньше, чем при узловой. Причиной этого является распределение токовых нагрузок между контактными сетями смежных путей. Кроме этого преимуществами параллельной и узловой схем является улучшение условий рекуперации электроэнергии.
Тип тяговой сетиПотери энергии при различных схемах питания контактной сети, %РаздельнаяУзловаяПараллельнаяОдностороннее питаниеДвустороннее питаниеОдностороннее питаниеДвустороннее питаниеОдностороннее питаниеДвустороннее питаниеМ120+2МФ100+Р6599,9239,0980,0829,1871,5623,35М120+2МФ100+А185+Р6570,1331,0758,2523,9152,9119,57М120+2МФ100+2А185+Р6556,2726,7347,6020,9743,6217,42М120+2МФ100+3А185+Р6548,2624,0041,3019,0938,0516,04
Потери напряжения на э.п.с.
Рисунок 1. Кривая напряжения для раздельной односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+Р65. Рисунок 2. Кривая напряжения для раздельной двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+Р65.
Рисунок 3. Кривая напряжения для узловой односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+Р65.
Рисунок 4. Кривая напряжения для узловой двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+Р65.
Рисунок 5. Кривая напряжения для параллельной односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+Р65.
Рисунок 6. Кривая напряжения для параллельной двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+Р65.
Рисунок 7. Кривая напряжения для раздельной односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+А185+Р65.
Рисунок 7. Кривая напряжения для раздельной двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+А185+Р65.
Рисунок 8. Кривая напряжения для узловой односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+А185+Р65.
Рисунок 9. Кривая напряжения для узловой двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+А185+Р65.
Рисунок 10. Кривая напряжения для параллельной односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+А185+Р65.
Рисунок 10. Кривая напряжения для параллельной двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+А185+Р65.
Рисунок 11. Кривая напряжения для раздельной односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+2А185+Р65.
Рисунок 12. Кривая напряжения для раздельной двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+2А185+Р65.
Рисунок 13. Кривая напряжения для узловой односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+2А185+Р65.
Рисунок 14. Кривая напряжения для узловой двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+2А185+Р65.
Рисунок 15. Кривая напряжения для параллельной односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+2А185+Р65.
Рисунок 16. Кривая напряжения для параллельной двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+2А185+Р65.
Рисунок 17. Кривая напряжения для раздельной односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+3А185+Р65.
Рисунок 18. Кривая напряжения для раздельной двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+3А185+Р65.
Рисунок 19. Кривая напряжения для узловой односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+3А185+Р65.
Рисунок 20. Кривая напряжения для узловой двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+3А185+Р65.
Рисунок 21. Кривая напряжения для параллельной односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+3А185+Р65.
Рисунок 22. Кривая напряжения для параллельной двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+3А185+Р65.
Уровень напряжения на э.п.с.
Рисунок 1. Кривая напряжения для раздельной односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+Р65. Рисунок 2. Кривая напряжения для раздельной двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+Р65.
Рисунок 3. Кривая напряжения для узловой односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+Р65.
Рисунок 4. Кривая напряжения для узловой двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+Р65.
Рисунок 5. Кривая напряжения для параллельной односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+Р65.
Рисунок 6. Кривая напряжения для параллельной двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+Р65.
Рисунок 7. Кривая напряжения для раздельной односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+А185+Р65.
Рисунок 7. Кривая напряжения для раздельной двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+А185+Р65.
Рисунок 8. Кривая напряжения для узловой односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+А185+Р65.
Рисунок 9. Кривая напряжения для узловой двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+А185+Р65.
Рисунок 10. Кривая напряжения для параллельной односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+А185+Р65.
Рисунок 10. Кривая напряжения для параллельной двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+А185+Р65.
Рисунок 11. Кривая напряжения для раздельной односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+2А185+Р65.
Рисунок 12. Кривая напряжения для раздельной двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+2А185+Р65.
Рисунок 13. Кривая напряжения для узловой односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+2А185+Р65.
Рисунок 14. Кривая напряжения для узловой двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+2А185+Р65.
Рисунок 15. Кривая напряжения для параллельной односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+2А185+Р65.
Рисунок 16. Кривая напряжения для параллельной двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+2А185+Р65.
Рисунок 17. Кривая напряжения для раздельной односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+3А185+Р65.
Рисунок 18. Кривая напряжения для раздельной двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+3А185+Р65.
Рисунок 19. Кривая напряжения для узловой односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+3А185+Р65.
Рисунок 20. Кривая напряжения для узловой двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+3А185+Р65.
Рисунок 21. Кривая напряжения для параллельной односторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+3А185+Р65.
Рисунок 22. Кривая напряжения для параллельной двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+3А185+Р65.
Вывод: Были исследованы схемы питания контактной сети на примере участка, электрифицированного по системе 3,3 кВ постоянного тока. На основании полученных данных наилучшей схемой питания с точки зрения экономии электроэнергии является параллельной двухсторонней схемы питания, тип тяговой сети М120+2МФ100+3А185+Р65.
Лабораторная работа № 4
Исследование графиков электрических нагрузок тяговых подстанций электрических железных дорог
Цель работы: исследовать графики электрических нагрузок на примере тяговой подстанции постоянного тока.
Краткие теоретические сведения
Различают следующие коэффициенты, характеризующие устойчивые графики нагрузки 1) Коэффициент нагрузки, или коэффициент заполнения графика. Представляет собой отношение средней мощности за рассматриваемый период времени к наибольшей
, (4)
где - средняя мощность за рассматриваемый период времени;
- максимальная мощность за рассматриваемый период времени.
Величина, обратная коэффициенту нагрузки, называется коэффициентом максимума нагрузки.
2) Коэффициент попадания в максимум. Представляет собой отношение требуемой мощности данным потребителем в момент максимума системы к установленной мощности данного потребителя
, (5)
где - требуемая мощность потребителя;
- установленная мощность потребителя.
3) Продолжительность использования максимума нагрузки. Представляет собой отношение переработанной энергии за год или сутки к максимальной мощности, которая имела место за этот период
, (6)
где - расход энергии за год или сутки;
- максимальная мощность потребителя.
4) Коэффициент минимума нагрузки. Предназначен для оценки возможного снижения нагрузки, а следовательно, и возможного повышения напряжения
, (7)
где - средняя мощность за рассматриваемый период времени;
- минимальная мощность за рассматриваемый период времени.
Значения электрической мощности, кВтЧасы сутокСредняя мощность на тягуСредняя мощность на собственные нуждыСредняя мощность стороннего потребителя №1Средняя мощность стороннего потребителя №2Средняя мощность стороннего потребителя №3Суммарная средняя мощность сторонних потребителейПолная мощность1350311728160213372823479247472886344115323892345436141631304342199454995837594283854406463472253297961384154175312059019897410741126168173114459831192713366583552349549492298208985114042344466210376044197242841026483011413683652435145225406758122529197332534561442399013223628975934228213744011444823831730114122030655015301910060444811362188530616274512123599950327375495172431444128061368258650611814514911442873991830333019132233113342371212256720443927190192832077654321432512097621130513742219503515947106311229623299378123111295439542479373259107198313
Графики нагрузок
Тяга
Собственные нужды
Стороннее потребление
Стороннее потребление на жилой сектор
Стороннее потребление на промышленные предприятия
Рис.1 Структурная схема тяговой подстанции постоянного тока
- расход электрической энергии на тягу (вместе с расходом электрической энергии на собственные нужды)
- расход электрической энергии 1-го потребителя;
- расход электрической энергии 2-го потребителя;
- расход электрической энергии 3-го потребителя;
- суммарный расход энергии тяговой подстанции.
Вывод: исследовали графики электрических нагрузок на примере тяговой подстанции постоянного тока, были рассчитаны коэффициенты, характеризующие графики электрических нагрузок, по следующим направлениям:
- расход электрической энергии на тягу (вместе с расходом электрической энергии на собственные нужды);
- расход электрической энергии 1-го потребителя;
- расход электрической энергии 2-го потребителя;
- расход электрической энергии 3-го потребителя;
- суммарный расход энергии тяговой подстанции.
Лабораторная работа № 5
Исследование системы постоянного тока 3,3 кВ
Цель работы: исследовать работу системы тягового электроснабжения постоянного тока межподстанционной зоны двухпутного участка.
Краткие теоретические сведения
В системе постоянного тока к токоприемникам электроподвижного состава подводится ток напряжением 3000 В. Такой ток обеспечивают тяговые подстанции, на которых переменный ток высокого напряжения общепромышленных энергосистем понижается до нужного значения и выпрямляется мощными полупроводниковыми выпрямителями. Одним из основных преимуществ системы постоянного тока является применение коллекторных двигателей постоянного тока, обладающих превосходными тяговыми и эксплуатационными свойствами. А к числу ее недостатков относится сравнительно низкое значение напряжения в контактной сети, ограниченное допустимым значением напряжения двигателей. Следствием этого являются значительные токи в контактной сети, которые вызывают потери энергии и затрудняют процесс токосъема. Интенсификация железнодорожных перевозок и увеличение массы поездов привели на некоторых участках постоянного тока к трудностям питания электровозов из-за необходимости увеличения площади сечения проводов контактной сети и обеспечения эффективности токосъема. Несмотря на это система постоянного тока получила широкое распространение во многих странах, более половины всех электрических линий работают по такой системе. Так в России на половине электрифицированных участков используется система постоянного тока. Также система постоянного тока распространена во Франции и Японии.
Можно объединить все достоинства и недостатки этой системы следующим образом /5, 6/.
Преимущества:
1) Использование в качестве тяговых двигателей последовательного возбуждения, характеристика которых наиболее полно удовлетворяет требованиям, предъявляемым со стороны электрифицированных железных дорог.
2) Возможность рекуперации энергии (энергия поступает или на соседний электровоз, или на инверторы тяговых подстанций).
3) Высокий коэффициент мощности питающей системы. Обеспечение равномерной загрузки фаз.
4) Малое влияние на линии связи (влияние только при КЗ или грозовых перенапряжениях).
Недостатки:
1) Невысокая величина напряжения, допускаемая на коллектор тягового двигателя (допускается 1,5 кВ).
2) Небольшое расстояние между подстанциями (10 - 15 км).
3) Большие токи электровоза (до 4000 А и более) требуют большого сечения контактной сети (400 - 500 мм2) /6/.
4) Большие потери энергии в пусковых сопротивлениях при разгоне поезда.
5) Большое разъедающее влияние на подземные сооружения.
6) Тяговые подстанции являются дорогими и сложными.
Схема расчетного участка.
Таблица 1
Результаты замеров
Схема питанияСхема соединения контактных подвесокТоковые нагрузки ТП "А", АТоковые нагрузки ТП "В", АНапряжение на шинах, В Ф1Ф2ТП 1Ф1Ф2ТП 2ТП 1ТП 2Одно-сторон.Раздельная190517293634-3636033183500 Узловая186117723633-8080033183500 Параллельная183018033633-2525033183500Двух-сторон.Раздельная10028251827867940180734093410 Узловая9578691826822984180634093410 Параллельная9279001827878928180634093410 Таблица 2
Результаты замеров и расчетов
Схема питанияСхема соединения контактных подвесокУровни напряжения на токоприемниках ЭПС, ВПотери мощности в тяговой сети, кВт 12345678Одно-сторон.Раздельная304430312550256922962286217321603000 Узловая304930252570254723182267217921512998 Параллельная305430202575254323122275217121622988Двух-сторон.Раздельная32653271307131263054309832493208926 Узловая32713264309131043075307832563200915 Параллельная32753260309631003070308832473210913 Одностороннее питание раздельная схема:
= 3634*3318+0*3500-(415*3044+415*3031+519*2550+311*2569+623*2296+519*2286+311*2173+519*2160)= 3000393=3000 кВт
Одностороннее питание узловая схема:
= 3633*3318+0*3500-(415*3049+415*3025+519*2570+311*2547+623*2310+519*2267+311*2179+519*2151)= 2997896 =2998 кВт
Одностороннее питание параллельная схема:
= 3633*3318+0*3500-(415*3054+415*3020+519*2575+311*2543+623*2312+519*2275+311*2171+519*2162)= 2987926 =2988 кВт
Двухстороннее питание раздельная схема:
= 1827*3409+1807*3410-(415*3265+415*3271+519*3071+311*3126+623*3054+519*3098+311*3249+519*3208)= 925743 =926 кВт
Двухстороннее питание узловая схема:
= 1826*3409+1806*3410-(415*3271+415*3264+519*3091+311*3104+623*3075+519*3078+311*3256+519*3200)= 915073=915 кВт
Двухстороннее питание параллельная схема:
= 1827*3409+1806*3410-(415*3275+415*3260+519*3096+311*3100+623*3070+519*3088+311*3247+519*3210)= 912665 =913 кВт
Вывод: была исследована работа системы тягового электроснабжения постоянного тока межподстанционной зоны двухпутного участка. Опытным путём установили, что наименьшие потери мощности имеют место в схеме двухстороннего питания с параллельным соединением тяговых сетей смежных путей.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
63
Размер файла
35 971 Кб
Теги
lab, otchet
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа