методички / 4019 ЭИ

Светофоры по разрешенным обмоткам трансформаторов следует распределить так (целыми числами), чтобы ТС1 и ТС2 были как можно более равномерно загружены (внутри каждого трансформатора желательно обеспечить примерно равные загрузки фаз: Sa Sв Sc), причем мощность любой из фазных обмоток ТС1 и ТС2 не должна превышать 1,5 кВА.

По результатам выполненных расчетов заполняется сводная таблица 4.

Общая мощность нагрузок панели ПР-ЭЦК Рпр, Qпр, Sпр определяется по формулам:

Рпр= РТС1+РТС2,			(24)
Qпр= QТС1+QТС2,			(25)
Sпр= Рпр2 Qпр2 ,			(26)

где РТС1, QТС1, РТС2, QТС2 – активные и реактивные составляющие мощности нагрузок соответственно трансформаторов ТС1 и ТС2.

Если общая мощность превысит 9 кВА, устанавливаются две панели ПР-ЭЦК.

Практическая работа № 6

РАСЧЕТ НАГРУЗКИ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ ПАНЕЛИ ПВП-ЭЦК

В ходе выполнения работы по результатам расчета нагрузки выпрямителей устанавливается режим эксплуатации зарядного устройства ВП1 типа УЗАТ-24-30 и блока ПП типа ППВ-1.

При наличии переменного напряжения выпрямительное устройство ВП1 и преобразователь-выпрямитель ПП, работающий в этом случае в режиме выпрямления, используются для питания нагрузок постоянного напряжения 24 В. Такими нагрузками являются:

-релейные схемы поста ЭЦ;

-аккумуляторная батарея 24 В.

Максимальный ток, отдаваемый выпрямителями панели ПВП-ЭЦК, составляет 50 А, в том числе: ВП1 – 30 А и ПП – 20 А.

Ток Iн , потребляемый релейными схемами ЭЦ и панелями питания, составляет:

Iн Iап nc ,

(27)

где Iап =0,445 А – среднесуточный ток, потребляемый реле поста ЭЦ в нормальном режиме при безбатарейной системе питания в расчете на одну стрелку [7].

21

Аккумуляторная батарея потребляет от выпрямительных устройств ток различных значений в зависимости от режима ее работы.

В буферном режиме (батарея находится в заряженном состоянии) потребляемый ею ток подзаряда составляет, А:

IПЗ 0,0015 QН ,

(28)

где QН – номинальная емкость аккумуляторов батареи, А∙ч.

В режиме форсированного заряда (батарея находится в разряженном состоянии) зарядный ток батареи, А, выражается соотношением:

	IЗБ		QН		,	(29)
			a	tвв

где tвв = 72 ч – максимальное время восстановления (заряда) батареи, [7]; ηа = 0,8 – КПД аккумуляторов, [7].

Ток выпрямителей в режиме постоянного подзаряда батареи рассчитывается по формуле:

IВП IН IПЗ .

(30)

В режиме форсированного заряда батареи ток выпрямителей равен:

IВЗ IН IЗБ .

(31)

Регулировка токов осуществляется в режиме постоянного подзаряда батареи резисторами R2 «U» (ВП1) и R7(ПП), в режиме форсированного заряда резисторами R1

«J» (ВП1) и R6 (ПП).

Если в режиме постоянного подзаряда ток не превышает 25 А, то используется лишь одно зарядное устройство ВП1. При токе Iвп, превышающем 25 А, дополнительно к ВП1 используется преобразователь-выпрямитель ПП. В случае превышения током Iвп значение 42 А устанавливаются две панели ПВП-ЭЦК.

В режиме форсирования заряда, используются оба выпрямительных устройства. При этом, если ток Iвз оказывается больше 50 А, то ток заряда Iзб батареи огранивается таким значением, чтобы ток Iвз стал равным 50 А.

На основании выполненных расчетов следует определить требуемое число панелей ПВП-ЭЦК и указать вариант использования выпрямительных устройств ВП1 и ПП в процессе эксплуатации.

22

Практическая работа № 7

РАСЧЕТ СТРЕЛОЧНОЙ ПАНЕЛИ

В ходе выполнения работы расчет стрелочной панели заключается в проверке соответствия тока, потребляемого стрелками при их переводе, с допустимым током панели. Стрелочные панели рассчитаны на максимальный суммарный ток обеих групп рабочих цепей стрелок 30 А. В случае, когда на станции проектируется электрообогрев автопереключателей стрелочных приводов, дополнительно рассчитывается мощность цепей обогрева, и по этой мощности выбирается соответствующее исполнение панелей.

Максимальный (пусковой) ток Iсп max, потребляемый от выпрямителей панели ПСПН-ЭЦК, зависит от типа рельсов, марок крестовин стрелочных переводов, числа одновременно переводимых стрелок и может быть определен по формуле:

Iсп max iэп nco ,

(32)

где iэп – ток, потребляемый одним электроприводом стрелочного перевода данного типа; nco – количество одновременно переводимых стрелок данного типа (принимаемое из расчета 50 % стрелок, входящих в маршрут наибольшей длины).

Значение nco на станциях с числом стрелок до 60 рекомендуется принимать nco = 4; с числом стрелок от 60 до 100 nco = 6 и свыше 100 стрелок nco = 8 7 .

Расчетный ток электроприводов СП-6 на стрелочных переводах 1/11 при типе рельсов Р65 составляет iэп = 3,2 А.

Электрообогрев автопереключателей осуществляется при напряжении цепи 220 В. Мощность цепей электрообогрева автопереключателей стрелочных приводов

определяется по формуле
SЭ SЭС nС ,	(33)

где SЭС – мощность цепи электрообогрева при напряжении 220 В, отнесенная на одну стрелку; РЭС = 45 Вт, QЭС = 22 ВАр. Если по результатам расчета нагрузки ДГА

потребуется снизить мощность электрообогрева, то цепи обогрева переключаются на напряжение 127 В. Тогда для одной стрелки РЭС = 15 Вт, QЭС = 5 ВАр.

Практическая работа № 8

РАСЧЕТ МОЩНОСТИ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПАНЕЛЕЙ ПП25-ЭЦК

В ходе выполнения работы определяется количество панелей ПП25, составляется схема подключения к сети преобразователей внутри каждой панели и рассчитывается нагрузка панелей на сеть.

23

Учитывая особенности фазочувствительных рельсовых цепей, связанные с двумя цепями их питания, в панелях устанавливают местные и путевые преобразователи. Поэтому расчет панелей производится как по нагрузке, создаваемой путевыми трансформаторами, так и по нагрузке местных элементов путевых реле.

Мощность путевых трансформаторов рельсовых цепей SПТ, ВА, и местных элементов путевых реле SМЭ, ВА, можно определить по формулам:

SПТ	SПТС nс ,	(34)
SМЭ SМЭС nс ,		(35)
где SПТС, SМЭС – полные мощности соответственно путевых трансформаторов и местных
элементов в расчете на одну стрелку, составляющие:
при электротяге переменного тока	РПТС = 31,5 Вт, QПТС = 14,8 ВАр,
	РМЭС = 2,8 Вт, QМЭС = 4,7 ВАр;
при электротяге постоянного тока	РПТС = 16,8	Вт, QПТС = 7,85 ВАр,
	РМЭС = 4,1 Вт, QМЭС = 4,4 ВАр;
при автономной тяге РПТС =17,2 Вт, QПТС =12,2 ВАр,

РМЭС =4,1 Вт, QМЭС =4,4 ВАр [5].

На основании полученных величин мощности рельсовых цепей рассчитывается

	требуемое число местных и путевых преобразователей:
	nМП	SМЭ			,		(36)
		SПМЭ
	nПП		SПТ			,	(37)
			SППЭ

где SППЭ, SПМЭ – расчетные мощности соответственно путевого и местного преобразователей: SППЭ =300 ВA, SПМЭ =290 ВА [4], некоторый запас мощности резервируется для увеличения нагрузки при понижении сопротивления балласта сверх нормы.

Если результаты расчетов оказываются дробными, то они округляются в большую сторону до целого числа.

Далее оценивается фактическая загрузка преобразователей:

SФПМ	SМЭ		,		(38)
	nМП
SФПП		SМТ		.	(39)
		nПП

24

Для выбора числа панелей ПП25 и определения схем подключения преобразователей частоты к питающей сети внутри панелей необходимо учитывать особенности их использования и функционирования. Для питания каждой фазочувствительной рельсовой цепи (с путевым реле ДСШ) на выходе панели ПП25 формируются два напряжения с частотой 25 Гц, жестко сфазированные между собой: одно напряжение с выхода делителя частоты, называемого местным элементом, подается на местную обмотку ДСШ (опорное напряжение), а второе напряжение с выхода другого делителя, называемого путевым элементом, подается на соответствующий путевой трансформатор рельсовой цепи.

Если на обслуживаемой станции используется электротяга постоянного тока, то два указанных напряжения на выходе панели ПП25 должны быть синфазными. Для этого при существующих схемных решениях оба делителя частоты должны подключаться к двум проводам сети 50 Гц идентично, именно клеммы двух делителей с номером «1» подключаются к одному проводу питания, а клеммы с номером «4» к другому (синфазное питание делителей).

Если же на обслуживаемой станции автономная тяга или электротяга переменного тока, то два напряжения на выходах соответственно местного и путевого элементов должны быть сдвинуты между собой на 90°. Для этого оба делителя частоты должны подключаться к сети 50 Гц противофазно, а именно, клеммы двух делителей с одинаковыми номерами подключаются к разным проводам питания 50 Гц.

Во входной цепи каждого делителя (и местного, и путевого) последовательно с остальными блоками цепи включен диод, поэтому входной ток в делителе протекает только в одном направлении. Все делители, подключенные синфазно к проводам питания 50 Гц (фактически к вторичной обмотке питающего панель ПП25 трансформатора) потребляют ток одного направления, а делители с противофазным подключением потребляют ток противоположного направления. Если суммарная мощность преобразователей, синфазно подключенных к сети 50 Гц, не равна суммарной мощности преобразователей, подключенных противофазно к питающей сети, то средняя за период частоты 50 Гц величина тока через обмотку питающего трансформатора (величина подмагничивающего тока) не равна нулю. Для нормальной работы трансформатора и панелей ПП25 величина подмагничивающего тока не должна превышать заданную величину (12 А). Отсюда вытекают следующие рекомендации по включению делителей и определению числа панелей.

На станциях с электротягой постоянного тока:

1. Пара местного и путевого элементов, предназначенная для питания одной рельсовой цепи, подключается к проводам 50 Гц синфазно (для того чтобы обеспечить синфазность двух выходных напряжений панели);

25

2.Общее число делителей, синфазно подключенных к сети 50 Гц, не должно превышать 5 (для того чтобы не превышать предельную величину тока подмагничивания);

3.Если общее расчетное число местных и путевых элементов не превышает 5, то используется одна панель ПП25. При этом, поскольку делители частоты и в режиме холостого хода потребляют от сети значительную мощность, то неиспользуемые на панели делители (на панели размещены два местных и восемь путевых элементов) должны быть от сети 50 Гц отключены. На схеме панели неиспользуемые делители следует показать отключенными от проводов питания 50 Гц и ненагруженными;

4.Если общее расчетное число элементов превышает 5, но меньше 16, то примерно половину делителей следует загрузить на первой панели, а оставшуюся часть - на второй панели, при этом подключение делителей внутри панелей должно быть одинаковым, а подключение всей второй панели к проводам питания 50 Гц должно быть противофазным относительно первой панели. На второй панели обязательно задействуется хотя бы один местный элемент для фазирования путевых элементов этой панели, даже если по расчету требуется всего лишь один местный элемент;

5.Если общее расчетное число делителей превышает 16 (или число путевых элементов превышает 12), то следует сначала полностью и одинаково загрузить первую и вторую панели (все путевые элементы и, по крайней мере, один местный элемент), вторую панель в целом подключить к проводам питания 50 Гц противофазно относительно первой, а на третьей панели задействовать недостающее (требуемое по расчету) число делителей. Если расчетное число местных элементов уже распределено на первой и второй панелях, то на третьей панели местный элемент можно не задействовать, а сигнал фазирования для путевых элементов третьей панели достаточно взять с той из первых двух панелей, питание которой от сети 50 Гц синфазно с третьей панелью;

6.Если требуется использовать более 3 панелей ПП25, то использование делителей на третьей и четвертой панелях следует выполнять так же, как и в варианте применения только двух панелей.

На станциях с автономной тягой или электротягой переменного тока:

1)Пары местных и путевых делителей, предназначенных для питания одной рельсовой цепи, внутри панели подключаются к сети 50 Гц противофазно (для того чтобы обеспечить фазовый сдвиг между двумя выходными напряжениями панели, равный 90°);

2)Если расчетное число местных элементов не превышает 2 и число путевых элементов не превышает 6, то используется одна панель ПП25. При этом неиспользуемые делители должны быть отключены от сети 50 Гц;

3)Если число местных элементов превышает 2 или число путевых элементов превышает 6, то требуется установка более чем одной панели, и варианты распределения

26

делителей по панелям в этом случае повторяют варианты, рассмотренные выше для электротяги постоянного тока. Отличие состоит в том, что внутри каждой панели путевые и местные делители подключаются к проводам питания 50 Гц противофазно.

После определения схемы подключения делителей в панелях ПП25 следует рассчитать мощность, потребляемую этими панелями от сети 50 Гц.

Рассмотрим сначала вариант расчета для случая использования одной панели ПП25 (при любом роде тяги).

Определяем мощность РМЭ.ОДИН, QМЭ.ОДИН, потребляемую от сети 50 Гц одним местным элементом. Значения РМЭ.ОДИН, QМЭ.ОДИН находятся по таблице в приложении 2 по фактической загрузке местного элемента SФПМ, рассчитанной по формуле (38) (т. е. по выходной мощности элемента на частоте 25 Гц).

Далее аналогично определяем мощность РПЭ.ОДИН, QМЭ.ОДИН потребляемую одним путевым элементом. Искомые значения находятся по таблице в приложении 2 по фактической загрузке путевого элемента SФПМ, рассчитанной по формуле (39).

Теперь нагрузка на сеть, создаваемая одной панелью, равна:

P(1)	n	МП	P	n	ПП	P	;	(40)
ППЧ			МЭ.ОДИН			ПЭ.ОДИН
QППЧ(1)	nМП		QМЭ.ОДИН nПП QПЭ.ОДИН ;					(41)

где nмп, nпп – соответственно число (целое) местных и путевых элементов на одной панели ПП25, выбранное в результате расчетов по формулам (36) и (37).

Рассмотрим далее вариант расчета потребляемой от сети мощности для случая использования двух панелей (при любом роде тяги.) Предположим для примера, что по расчету nмп = 3; nпп = 11. Тогда указанные элементы целесообразно распределить по панелям следующим образом: два местных и пять путевых элементов задействуются на первой панели, а остальные требуемые элементы, т. е. один местный и шесть путевых – на второй. С учетом изложенных ранее рекомендаций о подключении делителей к проводам питания 50 Гц получим, что один местный элемент на первой панели и еще один местный элемент на второй панели образуют вместе пару элементов, противофазно подключенных к проводам питания 50 Гц. В данном примере такая пара только одна, третий местный элемент пары не имеет. Аналогично каждый из пяти путевых элементов на первой панели образует с одним из шести элементов второй панели пару элементов, противофазно подключенных к проводам питания 50 Гц. В данном примере имеется пять таких пар, а шестой элемент на второй панели пары не имеет.

Рассчитываем сначала мощность РМЭ.ПАРА, QМЭ.ПАРА, потребляемую от сети 50 Гц парой местных элементов. Для этого определяем выходную мощность на частоте 25 Гц этой пары:

Sв ых.МЭ.пара 2 Sфпм ,

(42)

где SФПМ – фактическая загрузка местного элемента, определяемая по формуле (38).

27

По вычисленному SВЫХ.МЭ.ПАРА из таблицы приложения 3 находим РМЭ.ПАРА и

QМЭ.ПАРА.

Для одиночного местного элемента (не имеющего пары) выполняем расчет потребляемой мощности РМЭ.ОДИН и QМЭ.ОДИН с использованием приложения 2 (см. вариант расчета для одной панели).

Далее рассчитываем мощность РПЭ ПАРА и QПЭ ПАРА, потребляемую от сети 50 Гц парой путевых элементов. Для этого определяем выходную мощность этой пары на частоте 25 Гц:

Sв ых.ПЭ.пара 2 Sфпп ,

(43)

где SФПП,– фактическая загрузка путевого элемента, определяемая по формуле (39).

По вычисленному SВЫХ.ПЭ.ПАРА из таблицы приложения 3 находим РПЭ.ПАРА и QПЭ.ПАРА. Рассчитываем мощность Рпэ.один, Qмэ.один, потребляемую от сети 50 Гц одиночным (не имеющим пары) путевым элементом, с использованием приложения 2 (см. вариант расчета для одной панели).

Тогда мощность, потребляемая от сети 50 Гц двумя панелями, равна:

PППЧ( 2) mМЭ. ПАРА PМЭ. ПАРА mМЭ.ОДИН PМЭ.ОДИН mПЭ. ПАРА PПЭ. ПАРА mПЭ.ОДИН PПЭ.ОДИН , (44)

QППЧ( 2) mМЭ. ПАРА QМЭ. ПАРА mМЭ.ОДИН QМЭ.ОДИН mПЭ. ПАРА QПЭ. ПАРА mПЭ.ОДИН QПЭ.ОДИН , (45)

где mМЭ.ПАРА = 1 или 2 – число пар местных элементов на двух панелях (в рассмотренном примере mМЭ.ПАРА = 1);

mМЭ.ОДИН = 0 или 1 – число местных элементов, не имеющих пары (в рассмотренном примере mМЭ.ОДИН = 1);

mПЭ.ПАРА – число пар путевых элементов на двух панелях (в данном примере

mПЭ.ПАРА = 5);

mПЭ.ОДИН = 0 или 1 – число путевых элементов, не имеющих пары (в рассмотренном примере mПЭ.ОДИН = 1).

Расчет	,	для случая применения трех панелей выполняется с
использованием	двух	рассмотренных выше вариантов расчета: сначала по второму

варианту определяется мощность , , потребляемая от сети 50 Гц первыми двумя панелями, а потом по первому варианту расчета вычисляется мощность , ,

потребляемая от сети третьей панелью. Значения , общей нагрузки определяются по формулам:

P3	P1	P2	; Q3	Q1	Q2 .	(46)
ППЧ	ППЧ	ППЧ	ППЧ	ППЧ	ППЧ

28

Практическая работа № 9

РАСЧЕТ ВВОДНОЙ ПАНЕЛИ ПВ1М-ЭЦК, НАГРУЗКИ НА ВНЕШНИЕ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА И ВЫБОР ДГА

В ходе выполнения работы производится расчет вводной панели, проверка ее загрузки по мощности и определение токов плавких вставок в фидерах питания, которые должны указываться в заказной документации на панели.

Максимальная мощность одной панели ПВ1М-ЭЦК составляет 80 кВА. При превышении этой мощности устанавливаются две панели ПВ1М-ЭЦК и, соответственно, два щита ЩВПУ. В этом случае к первой панели подключается вся нагрузка СЦБ и связи, а также гарантированного питания, а ко второй – маневровые посты и все потребители негарантированного питания (общего освещения, вентиляции, мастерских и т. д.).

Мощность вводной панели определяется суммой отдельных видов нагрузок: устройств СЦБ, связи, освещения и силовых нагрузок (вентиляции, мастерских, а также маневровых постов).

Мощность нагрузок СЦБ определяется нагрузками панелей ПР-ЭЦК, ПВП-ЭЦК, ПСПН-ЭЦК и ПП25-ЭЦК.

Создаваемая панелью ПР-ЭЦК нагрузка на ПВ1М-ЭЦК состоит из общей мощности нагрузок ПР-ЭЦК PПP, QПР, SПР (см. табл. 4) и мощности потерь в трансформаторах ТС1 и ТС2. Активная и реактивная составляющие мощности потерь в каждом из ТС ориентировочно равны 540 Вт и 750 ВАр.

Нагрузка на ПВ1М-ЭЦК от панели ПВП-ЭЦК создается во время наиболее неблагоприятного послеаварийного периода ее работы в режиме восстановления емкости контрольной батареи 24 В. Активная составляющая этой нагрузки рассчитывается по формуле:

P	I ВЗ UЗБ	,	(47)
ПВП	В

где UЗБ – напряжение батареи при форсированном заряде (составляет 31 В [5]); ηв = 0,6 – КПД выпрямительных (зарядных) устройств.

Реактивная составляющая нагрузки ПВП-ЭЦК ориентировочно может быть принята равной на станциях с числом стрелок до 100 QПВП = 1180 ВАр, с числом стрелок более 100 QПВП = 1400 ВАр.

Нагрузка на ПВ1М-ЭЦК от стрелочной панели ПСПН-ЭЦК определяется мощностью питания рабочих цепей стрелок PПСП, QПСП, SПСП при их переводе, а также мощностью электрообогрева (при напряжении 220 В) приводов, если обогрев на станции предусмотрен.

Мощность цепей перевода стрелок зависит от числа одновременно переводимых стрелок и с учетом потерь может быть принята в целом на пост ЭЦ на станциях до 60 стрелок включительно РПСП = 2100 Вт, QПСП = 900 ВАр; от 60 до 100 стрелок

29

включительно РПСП = 3000 Вт, QПСП = 900 ВАр; свыше 100 стрелок РПСП = 4100 Вт,

QПСП = 800 ВАр [5].

Нагрузка РППЧ, QППЧ от преобразовательных панелей ПП25 на вводную панель определяется по результатам расчета.

На участках с электротягой постоянного тока панели ПП25-ЭЦК включаются через трансформатор ТС3. Поэтому мощность нагрузки ПП25-ЭЦК на вводную панель должна быть определена с учетом потерь в ТС3. Поскольку через ТС3 при электротяге постоянного тока получают питание также устройства связи, то сначала рассчитывается суммарная мощность нагрузки трансформатора ТС3, ВА:

SТС3	РППЧ РСВ 2 QППЧ QСВ 2	,	(48)

где РСВ , QCВ – нагрузка от устройств связи, определяемая по типу поста ЭЦ из таблицы 5. По полученному значению мощности STC3 определяется мощность активных Р и

реактивных Q потерь в трансформаторе ТС3 (график потерь мощности в ТС3 см. в приложении 4), которая затем учитывается при определении нагрузки, создаваемой устройствами СЦБ на вводную панель.

					Таблица 5
	Нагрузка от устройств связи на постах ЭЦ
Тип поста ЭЦ		Потребляемая мощность
	Активная Р, Вт		Реактивная Q, ВАр		Полная S, ВА
Сз-72	3622		3419		4981
Сз-57	5200		4426		6828
Сз-77	5542		4857		7369

В расчетах мощности вводной панели следует предусмотреть по нагрузке СЦБ резерв в размере 10% мощности СЦБ.

Осветительные и силовые нагрузки зависят от типа поста ЭЦ и приведены в таблице 6.

					Таблица 6
	Осветительная и силовая нагрузки на постах ЭЦ
		Расчетная мощность по типам постов ЭЦ, кВА
Наименование нагрузок
		Сз-72	Сз-57		Сз-77
Освещение:
гарантированное		4,2	6,94		6,52
негарантированное		6,4	9,26		12,87
Силовая нагрузка:
гарантированная		3,9	2,65		2,3
негарантированная		16,5	17,40		18,13

Коэффициент мощности для осветительных нагрузок составляет 0,92, для силовых – 0,8. 30