Практическое занятие № 3 Расчет мгновенных схем узлового питания

При расчете узловых мгновенных схем можно использовать различные методы расчета электрических цепей, рассмотренные в курсе ТОЭ (узлового потенциала, контурных токов).

Удобнее всего расчет узловой схемы свести к расчету нескольких схем двухстороннего питания.

Для этого каждый луч узловой схемы можно рассматривать как двухстороннюю схему с разными напряжениями, где вторым напряжением является неизвестное напряжение узла U₀.

Можно написать уравнения токов, сходящихся в узле:

;

;

Сумма токов в узле по закону Кирхгофа равна нулю. Сложив приведенные выше уравнения и приравняв сумму нулю, получим уравнение, в котором неизвестным является только напряжение в узле U₀.

После решения полученного уравнения легко определяются токи подстанций:

;

;

Найденные значения токов подстанций позволяют найти токораспределение по всем лучам узловой схемы.

ПРОВЕРКА: сумма токов подстанции должна быть равна сумме токов поездов.

Для двухпутного участка с постом секционирования принимаются следующие обозначения на схеме:

Сами уравнения упрощаются, так как расстояния для фидерных зон одинаковы попарно, сопротивление r₀ является общим для всех участков.

Послед нахождения токов фидеров следует показать на схеме распределение токов по всем участкам аналогично тому, как это делалось для схем одностороннего и двухстороннего питания.

Затем необходимо определить потери напряжения до каждого из поездов, потери мощности и коэффициент полезного действия для схемы в целом.

Следует учесть, что сумма токов фидеров дает ток подстанции:

i_A=i_A1+i_A2;

i_Б=i_Б3+i_Б4.

Потери мощности удобнее рассчитывать через сумму произведений потерь напряжения на ток поезда.

Содержание занятия

1. Ознакомиться с методикой расчета

2. По индивидуальному заданию рассчитать схему для двухпутного участка с одним узлом

3. Сделать выводы о работоспособности подвижного остава по уровню напряжения

Практическое занятие № 4 Расчет мгновенных схем одностороннего питания при переменном токе

Электрические расчеты при переменном токе значительно усложняются. Это вызвано тем, что сети переменного тока обладают кроме активного сопротивления еще и индуктивным. Сами потребители пременного тока требуют подвода не только активной мощности P,но и реактивной Q.

Методика расчета электрической цепи однофазного пременного тока, например, тяговой сети дорог пременного тока анаологична методике расчета симметричной трехфазной сети. В последнем случае расчет ведется применительно к одной фазе. При этом ток нагрузки

Где P_ф - активная мощность нагрузки;

P – мощность трех фазного потребителя;

U_ф – фазное напряжение;

U – междуфазное напряжение .

Удобнее нагрузку характеризовать величиной тока I и коэффициентом мощности cos  ()

Целесообразно расчеты вести методом активных и реактивных составляющих.

Так при одной нагрузке ток подстанции I_{т. п.} равен току нагрузки I.

Iт.п.=I; cos  т.п.=cos ;

Чтобы разобраться с соотношениями напряжений на подстанции и у нагрузки, следует построить векторную диаграмму.

Ток нагрузки вызывает активную составляющую падения напряжения, равную, и реактивную составляющую падения напряжения, равную

Геометрическая разность векторов напряжения тяговой подстанции и нагрузки называется падением напряжения и выражается вектором .

Алгебраическая разность напряжений подстанции называется потерей напряжения, обозначаемой

Строго говоря, потеря напряжения равна отрезку , но отрезком пренебрегают, чтобы получить возможность выразить потерю напряжения аналитически, принимая за потерю напряжения разность между проекцией напряжения подстанции и напряжением потребителя.

С другой стороны, вектор падения напряжения можно найти как геометрическую сумму отрезков и , образующих продольную составляющую и поперечную _., составляющую падения напряжения.

Нетрудно видеть, что продольная составляющая, она же потеря напряжения, равна сумме отрезков и =.

Величина, стоящая в скобке, называется составным сопротивлением.

Поперечная составляющая падения напряжения определяются разностью отрезков и =, т. е.

Тогда падение напряжения до нагрузки

Мгновенная потеря мощности при пременном токе рассчитывается через квадрат тока:

Коэффициент полезного действия для схемы

Разность углов _{т. п.} и  нагрузки можно пренебречь.

При нескольких нагрузках на зоне питания

Активная составляющая тока подстанции

Реактивная составляющая тока подстанции

Полный ток подстанции

При определении потери напряжения и его падения пренебрегают углом сдвига между напряжениями у нагрузок, откладывая токи всех нагрузок относительно напряжения самой дальней нагрузки:

Тогда потеря напряжения до дальней нагрузки может быть рассчитана методом наложения, т.е.

Падение напряжения до этой нагрузки

Падение и потери напряжения до ближайшей к подстанции нагрузки зависят от суммарного тока подстанции.

Потеря напряжения до первого поезда

Поперечная составляющая падения напряжения до первого поезда

Здесь

Падение напряжения до первого поезда

Мгновенные потери мощности

Коэффициент полезного действия для схемы

Потерю напряжения до первого поезда можно определить и через приведенное сопротивление

Содержание занятия.

1. Ознакомиться с методикой расчета.

2. По индивидуальному заданию рассчитать:

-схему с одной нагрузкой;

- схему с двумя нагрузками;

3. Для схемы с двумя нагрузками построить “строгую” векторную диаграмму, учитывающая угол сдвига между напряжениями у нагрузок, сравнить полученный результат с расчетными данными.

4. Оценить разницу при определении и при расчете.

5. Сделать выводы о работоспособности электроподвижного состава по уровню напряжения, помня, что допустимая потеря напряжения до поезда равна 6500 В.