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 ипри 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 ипри 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 иможно 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 движения		Расход электроэнергии по тяговым подстанциям, кВт·ч							Потери, кВт·ч
		ТП1	ТП2	ТП3	ТП4	ТП5	ТП6	∑
1	Без рекуперации	4571,3	12103,7	14147,0	13459,9	16069,0	7188,6	67539,5	5934,5
	С рекуперацией	4571,3	8202,7	8612,8	10361,9	13031,7	6193,0	50973,4	5868,0
2	Без рекуперации	6112,2	15953,3	19084,9	15050,0	17587,4	9024,2	82811,89	7523,2
	С рекуперацией	6112,2	12253,6	13908,4	10453,8	13148,9	7663,8	63540,67	7407,5
3	Без рекуперации	5506,6	15233,7	17385,3	15350,2	17063,8	8369,3	78908,89	7119,2
	С рекуперацией	5506,6	10494,8	10808,0	11514,4	13517,1	7218,6	59059,57	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