3. Определение потоков и расчет мощности электрической энергии, потребляемой в вагоне

Анализ структуры электрооборудования вагона.

В качестве источников электрической энергии в пассажирском вагоне примем к использованию: ВПМ 3 кВ, генератор с приводом от ОКП, аккумуляторная батарея, НПМ DC 110 В.

3.1 Определение потока энергии от ВПМ 3000В:

Поток энергии от ВПМ показаны на рис. 3 а, потребители электрической энергии вагона приведены в таблице 4.

Рис.3, а - Поток электроэнергии через нагреватели котла отопления.

3.2. Определение потока энергии от генератора:

Поток энергии от генератора показан на рис. 3 б, а потребители электрической энергии от генератора приведены в таблицах 6 (зимой) и 7 (летом).

* ср "н. наиб. ^^и|""н1 ~ К_и._иаиб.*г н.наиб.. (3-3)

Иде: Р„.„.иб - потребитель с наибольше номинальной мощностью потребителей (в таблицах выделен рамкой).

Зимой:	Рср.з = КнРн	Летом	Рсрл = 0
	Рпик з = Кп Рп		Рпик л = 0

Таблица 4. Перечень потребителей электрической энергии от ВПМ 3000 В

Обозначение на схеме	Наименование	Рн, кВт	Uн, В	Кн	Кп
	Зимой:
ЕК1	Электронагреватели печей отопления	34,5	3000	0,4	1,2
	Летом:
ЕК1	Электронагреватели печей отопления	0	0	0	0

Используя выражения 3-1 и 3-2, можно определить средние и пиковые значения потребляемой электроэнергии высоковольтным отоплением вагона:

зимой:

р_{ср з} = к_нР_н = 0,434,5 = 13,8 кВт

р_пик._з= к_нР_н = 1,234,5 = 41,4 кВт

летом:

р_{ср л} = р_{пик л} = 0.

Рис. 3 б. Поток электроэнергии от генератора к низковольтным потребителям вагона

Используя выражения 3-3, определим средние и пиковые значения потребляемой электроэнергии от вагонного генератора:

зимой: р_ср.з = Р_{н. наиб з} + к_иiР_нi - (к_иР_и)_{наиб з} = 6 + 5,13 – 1,2 = 10 кВт

р_{пик з} = (К_пикР_н)_{наиб з} + к_иiР_нi - (к_и к_пР_и) _наиб._з = 1,06 + 5,9 – 1,2 = 10,7 кВт

летом:

р_ср.л = Р_{н. наибл} + к_иiР_нi - (к_и Р_и)_{наиб л} = 27,2 + 20,8 – 13,6 = 34,4 кВт

р_{пик л} = (к_пикР_н)_{наиб л} + к_иiР_нi - (к_и к_пР_и) _{наиб л} = 2,027,2 + 38,4 – 27,2 = 65,6 кВт

3.3 Определение потока энергии от аккумуляторной батареи:

Поток энергии от аккумуляторной батареи показан на рис. 4, а потребители электрической энергии приведены в таблицах 7 (зимой) и 8 (летом).

Таблица 7. Перечень потребителей электрической энергии от аккумуляторной батареи зимой

Обозначение на схеме	Наименование	Рн, кВт	U, В	кн	кп
А4	Устройства управления, регулирования и защиты электрооборудования	0,5	110	1,0	1.0
А5	Система пожарной сигнализации	0,1		1,0	1,0
А6	Системы технологические (КНБ, контроль температуры, уровня воды, противоюзовое устройство и т.п.)	0,2		1,0	1,0
EL1	Аварийное освещение	0,3		-	1,0
EL2	Служебное освещение (лампы накаливания)	0,16		0,1	1,0
М1	Электропривод вентилятора охладителя конденсатора холодильной установки	1,08		0,3	2,0
М2	Электродвигатель насоса пожаротушения	0,25		0,1	2,0
ЕН1	Концевые сигнальные фонари	0,24		0,1	1,0
ЕК2	Обогреватель сливных и наливных труб	1,0		0,1	1,0
ЕКЗ	Обеззараживатель питьевой воды	0,2		0,2	1,0
ЕК6	Электрокипятильник воды	3,5		0,1	1,0
ЕК8	Обогрев вакуумного туалета	1,0		0,5	1,0
А8	Информационные устройства	0,1		1,0	1,0
EL3	Освещение вагона (лампы накаливания)	0,18		0,5	1,0
EL4	Освещение вагона (лампы люминесцентные)	0,5		0,5	1,0
ЕН2	Устройства сигнализации	0,2		0,2	1,0
US	Полупроводниковый преобразователь DC 110В/AC 220В 50 Гц	0,5		0,1	1,0
М3	Электродвигатель вентиляционного агрегата	2,5		1,0	2,0
М7	Электродвигатель компрессора холодильника	0,2		1,0	2,0
Х8	Розетки DС 110В	1,0		0,1	2,0
НПМ	Аварийное электроснабжение неисправного вагона	3,0	110	0,1	1,0

Рис. 4. Поток электроэнергии от аккумуляторной батареи к низковольтным потребителям вагона

Таблица 8. Перечень потребителей электрической энергии от аккумуляторной батареи летом.

Обозначение на схеме	Наименование	Рн, кВт	U, В	кн	кп
А4	Устройства управления, регулирования и защиты электрооборудования	0,5	110	1,0	1,0
А5	Система пожарной сигнализации	0,1	110	1,0	1,0
А6	Системы технологические (КНБ, контроль температуры, уровня воды, противоюзовое устройство и т.п.)	0,2	110	1,0	1,0
ЕL1	Аварийное освещение	0,3	110	-	1,0
ЕL2	Служебное освещение (лампы накаливания)	0,4	110	0,1	1,0
М2	Электродвигатель насоса пожаротушения	0,25	110	0,1	2,0
ЕН1	Концевые сигнальные фонари	0,24	110	0,1	1,0
ЕКЗ	Обеззараживатель питьевой воды	0,2	110	0,2	1,0
ЕК6	Электрокипятильник воды	3,5	110	0,1	1,0
А8	Информационные устройства	0,1	110	1,0	1,0
ЕL3	Освещение вагона (лампы накаливания)	1,0	110	0,5	1,0
ЕL4	Освещение вагона (лампы люминесцентные)	0,9	110	0,5	1,0
ЕН2	Устройства сигнализации	0,2	110	0,2	1,0
US	Полупроводниковый преобразователь DС 110В/АС 220В 50 Гц	0,5	110	0,1	1,0
М3	Электродвигатель вентиляционного агрегата	2,5	110	1,0	2,0
М4	Электродвигатель компрессора холодильной установки	27,2	110	0.5	2.0
М5	Электродвигатель вентилятора конденсатора	1,5	110	0,5	2,0
М7	Электродвигатель компрессора холодильника	0,2	110	1,0	2,0
Х8	Розетки DС 110 В	1,0	110	0,1	2,0
НПМ	Аварийное электроснабжение неисправного вагона	3,0	110	0,1	1,0

Определим средние и пиковые значения потребляемой электроэнергии от аккумуляторной батареи:

зимой:

а) во время «штатной» стоянки поезда (t < 20 мин):

Р_{ср з} = Р_{н. наиб.з} + (к_иiР_нi - к_иР_н) _{наиб з} = 3,5 + 6,78 = 10,3 кВт

Р_пик.з = (к_пикР_н)_наиб.з + (к_иiк_п Р_нi - к_и к_пР_н) _{наиб з} = 1,03,5 + 9,45 = 13,0 кВт

б) длительно:

Р_{ср з} = Р_{н наиб. з} + (к_иiР_нi - к_иР_н)_наиб.з = ½3,5 + 3,412 = 5,16 кВт

Р_{пик з} = (к_пикР_н)_наиб.з + (к_иiк_п Р_нi - к_и к_п – Р_и)_наиб.з = ½3,51 + 3,412 = 5,16 кВт

летом:

а) во время «штатной» стоянки поезда (с отключенной холодильной установкой; время стоянки t < 20 мин):

Р_{ср л} = Р_{н. наиб.л} + (к_иiР_нi - к_иР)_{наиб л} = 3,5 + 8,52 = 12,02 кВт

Р_пик.л = (к_пикР_н)_наиб.л + (к_иiк_п Р_нi - к_и к_пР_н) _{наиб л} = ½3,5 + 8,52 = 10,27 кВт

б) длительно (с отключенной холодильной установкой):

Р_{ср л} = Р_{н наиб. л} + (к_иiР_нi - к_иР_н)_наиб.л = 3,5 + 6,16 = 9,66 кВт

Р_{пик л} = (к_пикР_н)_наиб.л + (к_иiк_п Р_нi - к_и к_п – Р_и)_наиб.л = ½3,5 + 8,52 = 10,27 кВт

3.4. Определение наибольшей мощности электрической энергии потребляемой от «штатных» источников:

1) ВПМ:

р_{ср з} = к_нР_н = 0,434,5 = 13,8 кВт

р_пик._з= к_нР_н = 1,234,5 = 41,4 кВт - режим зимних перевозок:

2) ГЕНЕРАТОР:

а) Р_ср._з = 10 кВт,

Р_{пик з} = 15,9 кВт - режим зимних перевозок;

б) Р_ср.л = 34,2 кВт,

Р_пикл = 68,6 кВт- режим летних перевозок;

3) АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ:

а.1) Р_{ср з} = 10,3 кВт,

Р_{пик л} = 13,0 кВт - режим зимних перевозок (стоянка поезда t < 20 мин, ограничений для потребителей нет);

а.2) Р_{ср з} = 5,16 кВт,

Р_пик.з = 5,16 кВт - режим зимних перевозок (стоянка поезда t > 20 мин с ограничениями использования энергоемких потребителей);

б) P_{сp л} = 12,02 кВт,

Р_пикл = 10,27 кВт - режим летних перевозок (стоянка поезда t > 20 мин с запретом на использование холодильной установки, горячего водоснабжения и ограничениями на использование других энергоемких потребителей).

3.5 Определение расчетных значений мощности источников электрической энергии, потребляемой от «штатных источников»:

В качестве расчетного режима примем для:

а) электрооборудования высоковольтного отопления - зимние перевозки:

Р_{расч ВПМ} = Р_срз = 41,4 кВт, (Р_пнк. _впм = Р_{пик з} = 41,4 кВт);

б) низковольтного электрооборудования - летние перевозки (в движении без ограничений на потребление; при стоянке поезда t < 20 мин - ограничения на использование энергоемких потребителей; при стоянке t > 20мин - запрет на использование холодильной установки, горячего водоснабжения и некоторых энергоемких потребителей):

Р_{расч. генератора} = Р_срл = 34,2 кВт, (Р_{пик генератора} = Р_пикл = 68,6 кВт);

Р_{расч. БАТАРЕИ} = Р_срл = 12,02 кВт, (Р_{пик БАТАРЕИ} = Р_{пик л} = Р_{пик л} = 10,27 кВт).