2.3 Расчет нагревателей

При централизованном электроснабжении от контактной сети систему электрического отопления выполняют на напряжение 3000В.

При питании от высоковольтной электромагистрали напряжением 3000В электронагревательные приборы соединяют последовательно.

Электрокалорифер рассчитан на номинальное напряжение 3000В

Система электрического отопления вагонов при централизованном электропитании от контактной сети весьма эффективна. Однако вагоны, оборудованные этой системой отопления, могут эксплуатироваться только на электрифицированных участках железных дорог.

Мощность электронагревательных приборов, кВт, рассчитывается по формуле

(2.6)

где k– коэффициент запаса, учитывающий падение напряжения и «старение» нагревателей,k= 1.1;

Q– потребная теплопроизводительность, Вт;

_Э– КПД нагревательного прибора, принимается равным:

- для кипятильников, _Э = 0,9;

- для электропечей и калориферов,_Э =0,7;

- для нагревателей наливных и сливных труб, _Э= 0.7.

Мощность электропечи

Для электропечей выбираем ТЭН 8231.066 на напряжение 500 В и мощностью 0.25 кВт.

Количество ТЭН

Исходя из условия включения на напряжение 3000В принимается

Фактическая мощность

Мощность калорифера

Для калорифера выбираем ТЭН SK1A123 на напряжение 500В и мощностью 0.75кВт.

Количество ТЭН

(2.7)

где Р_т– мощность одного ТЭН.

Принимается количество ТЭН кратным 2 и равным 42 штуки.

Фактическая мощность

Мощность электрокипятильника

Для электрокипятильника выбираем ТЭН: 201А на напряжение 250В и мощностью 0,634 кВт (три штуки)

Фактическая мощность

Мощность нагревателей наливных и сливных труб

Для нагревателей наливных и сливных труб выбираем 2 ТЭН 0019.367 на напряжение 125 В и мощностью 0.25 кВт.

Фактическая мощность

Результаты расчета и выбора ТЭН сводим в таблицу 3.

Таблица 3 – Выбор электронагревателей

Нагревательные приборы	Расчетная мощность, кВт	Нагревательный элемент			Количество ТЭНов	Фактическая мощность, кВт
		Тип	UT , В	PТ , Вт
Калорифер	30.64	SK1A123	500	0.75	42	31.5
Электропечи	44.24	8231.066	500	0.25	180	45
Электро-кипятильник	1.96	201А	250	0,634	3	1.9
Нагреватели наливных труб	0.42	0019.367	125	0.25	2	0.5

2.4 Расчет мощности источника энергии

Для расчета потребной мощности электрической энергии пассажирского вагона необходимо выбрать расчетный режим работы и определить расчетный и пиковый токи для этого режима.

Под расчетными нагрузками понимают такие неизменные нагрузки, которые вызывают такое же воздействие на электрическую систему, что и действительные нагрузки, непрерывно меняющиеся по величине и во времени. Расчетные нагрузки определяются для наиболее загруженных в электрическом отношении периодов работы электрооборудования. Для пассажирских вагонов рассматриваются летний и зимний периоды эксплуатации. Поскольку установит период в котором потребление электроэнергии, будет максимальным в большинстве случаев сложно, то находят расчетные нагрузки для летнего и зимнего режимов работы и для последующих расчетов принимают большие.

Для выполнения расчетов составляется таблица исходных данных (таблица 4)

Таблица 4 – Электропотребители электрической энергии в вагон

Электропотребители	РН , кВт	Коэффициент использования ки
		Летом	Зимой	Летом	Зимой
Сеть освещения люминесцентными лампами	1,495	0,7	0,85	1,05	1,27	0,48
Сеть освещения лампами накаливания и сигнальные фонари	0,552	0,3	0,6	0,17	0,33
Электродвигатель вентилятора	2,8	0,9	0,7	2,52	1,96	0,51
Электродвигатель компрессора	14	0,7		9,8		0,54
Электродвигатель вентилятора конденсатора	2,8	0,7		1,96		0,65
Охладитель питьевой воды	0,25	0,9		0,23		1,33
Электрокипятильник	2,2	0,25	0,35	0,55	0,77
Обогреватель наливных труб	0,8		0,1		0,08
Электробытовые приборы	0,5	0,25	0,3	0,13	0,15
Цепи сигнализации и управления	0,7	0,5	0,5	0,35	0,35	0,62
Преобразователь для заряда аккумуляторных батарей	3	0,35	0,4	1,05	1,2	0,48

Расчетная максимальная мощность группы электропотребителей с различным режимом работы определяется по формулам

, (2.8)

, (2.9)

, (2.10)

где - соответственно расчетная полная, активная и реактивная мощности, кВт;

- коэффициент максимума;

- коэффициент использованияi-го потребителя,;

- номинальная мощностьi-го потребителя, кВт,

- тангенс мощностиi- го потребителя.

Эффективным числом электропотребителей называется такое количество однородных по режиму работы потребителей, которые дают ту же величину расчетной нагрузки, что и группа действительных электропотребителей, различных по мощности и режиму работы.

Эффективное число электропотребителей определяется по формуле

.(2.11)

Групповой коэффициент использований определяется по формуле

(2.12)

Расчет для лета:

Исходя из эффективного числа и группового коэффициента, определяется коэффициент максимума:

;

Расчетная мощность

Расчет для зимы:

Исходя из эффективного числа и группового коэффициента, определяется коэффициент максимума:

;

Расчетная мощность

По полученной большей мощности определяется расчетный ток I_P, т.е. для лета

.

Для электропотребителей трехфазного переменного тока

(2.13)

где - номинальное напряжение, 220 В;

- коэффициент расчетной мощности группы потребителей.

, (2.14)

.

Пиковая нагрузка (пиковый ток) возникает при пуске электродвигателя наибольшей мощности при работающих остальных электропотребителей. Пиковый ток определяется как арифметическая сумма наибольшего из пусковых токов электродвигателей, входящих в группу, и расчетного тока нагрузки всей группы потребителей за вычетом расчетного тока двигателя, имеющего наибольший пусковой ток, т.е.

(2.15)

где - номинальный ток двигателя, имеющего наибольший пусковой ток, А;

- коэффициент использования двигателя=0.7 ;

- пусковой ток электродвигателя,

(2.16)

где - номинальный ток, А;

- кратность пускового тока по отношению к номинальному,

Расчет ведем для электродвигателя компрессорной холодильной машины, так как он имеет наибольший пусковой ток:

По найденным значениям расчетного и пикового токов определяем мощность источника электроэнергии. Эта мощность для источника трехфазного переменного тока вычисляется по формуле:

(2.17)

где - номинальное напряжение,

По условиям нагрузки источника энергии пиковым током

(2.18)

где - коэффициент кратковременной перегрузки генераторов,=2 .

.

Из двух вычисленных значений мощности выбираем большее и округляем до целого числа в сторону увеличения, т. е. P=83 кВт.