2 Расчет и выбор основного электрооборудования вагона

2.1 Расчет электрического освещения

Электрическое освещение пассажирских вагонов служит для создания пассажирам наибольших удобств в пути следования независимо от времени суток и наличия естественного света.

В вагонах применяется комбинированное электрическое освещение следующих видов: общее, местное, дежурное, служебное, аварийное и обеспечивающее безопасность движения поезда.

Устройства электрического освещения должны обеспечивать требуемый уровень горизонтальной освещенности в помещения вагона для создания необходимого комфорта пассажирам. Освещенность различных предметов в пассажирском помещении должна быть по возможности равномерной , так как разная освещенность их вызывает зрительное утомление.

В вагоне в качестве источников света применяют лампы накаливания и люминесцентные лампы.

Расчет освещения производим методом коэффициента использования светового потока. Необходимый световой поток светильника, лм, определяется по формуле

(2.1)

где E – заданная норма освещенности, лк, для служебного и пассажирского отделения составляет 150 лк на уровне диванов, для туалетов – 100 лк, коридоров и тамбуров 75 лк, котельной и гардероба – 50 лк;

k – коэффициент запаса, учитывает старение и запыленность ламп и принимается для люминесцентных ламп 1.5, для ламп накаливания – 1.3;

S – освещаемая площадь помещения, м² , определяемая по планировке вагона (рисунок 2);

z - коэффициент характеризующий равномерность освещения помещения и равен для люминесцентных ламп – 1.1, для ламп накаливания – 1.15;

N – число светильников в помещении;

- коэффициент использования светового потока.

Коэффициент использования светового потока зависит от типа светильника, коэффициентов отражения стен, потолка, пола или рабочей поверхностии от характеристики (индекса) помещенияi.

Индекс помещения определяется по формуле

(2.2)

где a – длина помещения (для прохода – расстояние между светильниками), м;

b –ширина помещения, м;

-расчетная высота подвески светильника (до уровня диванов в купе или пола в остальных помещениях), м.

Значение коэффициентов отражения принимаются равными: для чистых белых потолков – 0.7, темных матовых потолков – 0.5, белых стен с незашторенными окнами – 0.5, темных стен с незашторенными окнами – 0.3, светлой нижней рабочей поверхности – 0.3, темной нижней рабочей поверхности или пола – 0.1.

В соответствии с выбранными,iподбирается значение

Потребный световой поток ламп в светильнике определяется по формуле

(2.3)

где - часть светового потока, приходящаяся на нижнюю полусферу. Для вагонных светильников, расположенных на поверхности потолка,=0.8.

Производим расчет освещения для коридора малого.

Принимаем люминесцентное освещение. Количество светильников N=1.

Освещаемая площадь

Так как в пассажирском салоне принимается люминесцентное освещение, то k= 1.5, z = 1.1.

Принимается = 0.5,= 0.7,=0.1.

Индекс помещения

Исходя из выбранных коэффициентов ,,,значениепринимается равным 20%

Световой поток светильника

Потребный световой поток в светильнике

Исходя из потребного светового потока подбираем 22 светильников по две лампы в каждом (ЛБ- 30 со световым потоком 2100 лм, мощностью 30 Вт и ЛДЦ-30 со световым потоком 1450 лм и мощностью также 30 Вт).

Расхождения между потребным и фактическим световым потоками не превышает 5 % и составляет 1,1%.

Аналогично производим расчет и подбор светильников для остальных помещений вагона, результаты расчетов сводим в таблицу

% расхождения	0,1	3	2,7	5	2,5	4,2	1,6	4,2	1,1	4,38
Fф , лм	2160	1440	2600	675	1040	1040	2700	1720	7100	2160
Количество ламп в светильнике	3	2	1	1	1	1	2	1	2	3
Световой поток одной лампы, лм	720	720	2600	675	1040	1040	760 590	1720	2100 1450	720
Тип лампы	Ж54-60	Ж54-60	ЛХБ-40	ЛХБ-15	ЛД-30	ЛД-30	ЛБ-15 ЛД-15	ЛХБ-30	ЛБ-30 ЛДЦ-30	Ж54-60
Fл , лм	2157	1485	2529	641	1067	1085	1372	1648	3591	2157
Fсв , лм	1725	1188	2023	513	854	868	1098	1318	2873	1725
	0,09	0.09	0.23	0.23	0,23	0.23	0.23	0.23	0.20	0.09
i	0.27	0.23	0.25	0.23	0.21	0.21	0.27	0.25	0.355	0.27
N	2	1	1	1	1	1	1	1	22	2
S, м^2	2.77	1.43	1.88	1.43	1.19	1.21	2.04	2.45	51.06	2.77
E, лк	75	50	150	50	100	100	75	75	150	75
Помещение вагона	Тамбур 1	Котельное отделение	Служебное помещение	Гардероб	Туалет I	Туалет 2	Коридор малый	Коридор большой	Пассажирский салон	Тамбур 2

2.2 Расчет мощности и выбор электродвигателей

На пассажирских вагонах с кондиционированием воздуха установлены электродвигатели для привода вентилятора, электродвигатели компрессора и вентилятора конденсатора холодильной установки.

На вагонах с централизованным электроснабжением для привода вентилятора и компрессоров применяют трехфазные асинхронные двигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором.

Для обеспечения комфорта пассажирам в вагонах предусматривается возможность изменения производительности вентилятора в зависимости от температуры внутри и снаружи вагона. Это достигается изменением частоты вращения приводных электродвигателей.

В поездах электродвигатели работают в более тяжелых условиях, чем обычные стационарные машины. В этих условиях двигатели должны обеспечить широкое регулирование частоты вращения обслуживаемых механизмов при значительных колебаниях подводимого напряжения и нагрузки; электродвигатели и их пускорегулирующая аппаратура подвержены толчкам и вибрациям, частым колебаниям окружающей температуры и повышенной влажности воздуха, неблагоприятно влияющим на изоляцию обмоток, подшипники, щеточный аппарат и др.

Электродвигатели компрессора и вентилятора конденсатора хо­лодильной установки, которые расположены под вагоном, часто под­вергаются воздействию пыли и дождя. Значительную часть времени эти двигатели не работают, что приводит к повышенному увлажнению их изоляции. Пусковые режимы электродвигателей компрессоров весьма тяжелые, так как у компрессоров большой пусковой момент. При неблагоприятных условиях работы холодильной установки (например, высокая наружная температура) возможны значительные перегрузки двигателя.

Мощность электродвигателя вентилятора, кВт, определяется по формуле

(2.4)

где k– коэффициент запаса,k= 1.3;

Q– максимальная производительность вентилятора, м³/с,Q= 1.48 м³/с;

Н – аэродинамическое сопротивление вентиляционной системы, Па. Н = 570 Па;

- полный КПД вентилятора,= 0.5;

- КПД передачи,= 0.85.

В соответствии с полученной потребной мощностью выбираем электродвигатель АО-42-6/4/2 номинальной мощностью Р_н=2.8 кВт, частотой вращенияn=2900^об/_мин., номинальный токI_Н=6,7А.

Мощность электродвигателя вентилятора конденсатора, Вт, по формуле (2.1), предварительно приняв: k=1.2,Q=4.3м³/с,H=280Па,,.

В соответствии с полученной потребной мощностью выбираем электродвигатель АОЛ-42-4 номинальной мощностью Р_н=2.8 кВт и частотой вращенияn=1420^об/_мин., номинальным токомI_Н=6.1А.

Мощность электродвигателя компрессора холодильной установки, Вт, определяется по формуле / 1 /

(2.5)

где k– коэффициент запаса,k= 1.2;

G_x– подача компрессора;G_x= 0.29 кг/с;

l– теоретическая работа сжатия в компрессоре,l= 25^кДж/_кг ;

- индикаторный КПД,= 0.75;

- механический КПД,= 0.9;

- КПД передачи,= 0.9

В соответствии с потребной мощностью выбираем электродвигатель АО-63-4 номинальной мощностью Р_н=14 кВт и частотой, вращенияn=1460^об/_мин.

Результаты расчета и выбора электродвигателей сводим в таблицу 2.

Таблица 2 – Выбор электродвигателей приводов

Наименование привода	Мощность по расчету, кВт	Тип двигателя	Номинал. мощность, кВт	Частота вращения, об/мин	Номинальный ток, А
Электродвигатель вентилятора	2,58	АО-42-6/4/2	2,8	2900	6,7
Электродвигатель вентилятора конденсатора	2,83	АОЛ-42-4	2,8	1420	6,1
Электродвигатель компрессора холодильной машины	14,32	АО-63-4	14	1460	27,4