ПЗ (1194655), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Рисунок 3.3 – Контактная подвеска в пролете (а) и ее схема замещения (б)

R1-R7– сопротивления участков несущего троса (ПБСМ-95); R9-R13 – сопротивления струн (БМ-4);

R14-R20 – сопротивления участков контактного провода (МФ-100); R8 – сопротивление электрического соединителя (М-70)

1 – источник тока (I_а=1500А); 10 – нагрузка (ЭПС)

Рисунок 3.4 – Электрическая модель одного пролета контактной подвески переменного тока

Как видно из рисунка 3.4 распределение токов между несущим тросом и контактным проводом соответствует выше приведенным расчетам, в дальнейшем расчеты будем производить с помощью программного пакета Matlab.

В результате моделирования процессов распределения токов между проводами контактной подвески постоянного и переменного тока следует, что различие в расчете на линиях постоянного и переменного тока заключается только в значении тока потребляемого ЭПС, а схема расчета одинакова. В дальнейшем для расчета будем использовать электрическую модель приведенную на рисунке 3.4.

3.3 Распределение тока в межподстанционной зоне при двухсторонней схеме питания

Рассмотрим двухстороннюю схему питания. Примем двухпутных участок с длиной межподстанционной зоны L_ав, с постом секционирования (рисунок 3.5).

Рисунок 3.5 – Двухсторонняя схема питания меж

подстанционной зоны

Произведем теоретический расчет токов фидеров подстанций.

1. Разнесем ток I₁ на подстанцию А и пост секционирования:

; (3.6)

. (3.7)

1. Разносим ток поста секционирования на подстанции:

; (3.8)

. (3.9)

1. Ток фидера подстанции А:

. (3.10)

Для анализа изменения тока фидера подстанции А в зависимости от расположения ЭПС зададимся следующими параметрами: l_АВ=40 км, l_АП=20 км, l₁=1..20 км, I₁=1500 А. При l₁=20 км:

А;

А;

А;

А;

А.

Как видно из расчета при нахождении ЭПС на посту секционирования, подвижной состав питается от двух фидеров с одинаковым значением тока. Дальнейший расчет аналогичен приведенному выше, результаты сведены в таблицу 3.7.

Таблица 3.7 – Результаты расчета

L1,км	Iфа1, А	Iпс, А	Iфв1, А
20	750,0	1500,0	750,0
19	787,5	1425,0	712,5
18	825,0	1350,0	675,0
17	862,5	1275,0	637,5
16	900,0	1200,0	600,0
15	937,5	1125,0	562,5
14	975,0	1050,0	525,0
13	1012,5	975,0	487,5
12	1050,0	900,0	450,0
11	1087,5	825,0	412,5
10	1125,0	750,0	375,0
9	1162,5	675,0	337,5
8	1200,0	600,0	300,0
7	1237,5	525,0	262,5
6	1275,0	450,0	225,0
5	1312,5	375,0	187,5
4	1350,0	300,0	150,0
3	1387,5	225,0	112,5
2	1425,0	150,0	75,0

На рис.3.6 графически приведены изменения токов фидеров подстанции А и В, в зависимости от положения ЭПС по мере приближения к подстанции А.

Рисунок 3.6 – Токи фидеров в зависимости от

положения нагрузки

По результатам расчета видно, что по мере приближения к подстанции А нагрузки, ток фидера I_фа1 увеличивается по линейной зависимости а ток фидера I_фв1 убывает (рисунок 3.6). При нахождении нагрузки у места подключения фидера подстанции А, током фидера I_фв1 можно пренебречь.

Смоделируем в зоне поста секционирования, где питание осуществляется двумя фидерами с одинаковым значением током (750 А). Нагрузка находится в середине пролета.

В середине межподстанционной зоны питающие зажимы работают в критическом режиме, так как токи, протекающие по ним, превышают допустимые. Проанализируем величину протекающего тока через питающий зажим в зависимости от расположения нагрузки. Результаты моделирования сведены в таблицу 3.8.

Таблица 3.8 – Результаты моделирования

L1,км	20	18	16	14	12	10	8	6	4	2
Iкп, А	640,0	688,4	736,8	785,2	833,7	882,1	930,5	979,0	1027,0	1076,0

На рисунке 3.7 представлена электрическая модель одного пролета контактной подвески при двухстороннем питании

R1-R7– сопротивления участков несущего троса (ПБСМ-95); R9-R13 – сопротивления струн (БМ-4);

R14-R20 – сопротивления участков контактного провода (МФ-100); R8 – сопротивление электрического соединителя (М-70)

1 – источник тока (I_фа1=750А); 8 – источник тока (I_фв1=750А); 10 – нагрузка (ЭПС)

Рисунок 3.7 – Электрическая модель одного пролета контактной подвески при двухстороннем питании

В данной главе смоделировав подвеску в программной среде Matlab и выяснили как распределяется ток в межподстанционной зоне и по элементам контактной подвески, так же сравнили распределение тока при постоянном и переменном токе, определили ток протекающий в электрических соединениях.

По результатам моделирования определили изменение тока в контактной подвеске в зависимости от расстояния.

Вследствие проведенного анализа работы контактной сети, электрических соединений, выяснили, что определяющим фактором срока службы и надежности работы питающих зажимов является температура их нагрева. Статистика отказов в работе контактной сети показывает, что 10 % всех браков связанных с контактной сетью приходится на зажимы и детали. Около 20 % всех повреждений приходиться на недопустимые превышения температур в узлах контактной подвески.

В настоящее время применяется входной контроль питающих зажимов предложенный автором работы. Но зачастую входной контроль не может обеспечить надежность работы электрических зажимов в процессе эксплуатации. Используют различные методы дополнительного диагностирования зажимов и деталей контактной сети, одним из которых является тепловая диагностика.

3.4 Исследование коэффициента дефектности в цикле «нагрев‒охлаждение»

В работе Григорьева В.Л. и Игнатьева В.В. [84] подробно описан процесс создания уравнения нагрева провода:

где С_пр – удельная теплоёмкость материала провода, Вт∙с/(кг∙К); m_пр – погонная масса провода, м; I – тяговый ток, А; ρ₂₀ – удельное электрическое сопротивление материала провода при температуре 20 °С, Ом∙мм²/м; S – площадь поперечного сечения провода, мм²; α´ – температурный коэффициент изменения сопротивления, 1/°С; Т_окр – температура воздуха, °С; θ(t) = T_пр – Т_окр – превышение температуры провода над температурой окружающей среды, °С; – коэффициент, зависящий от температуры окружающей среды;Р – периметр сечения провода, м;h – угловой коэффициент прямой.

И процесс создания уравнения процесса охлаждения провода от его начального превышения θ₀:

. (3.12)

В диссертационной работе предлагается решение уравнений теплового баланса 2.2 и 3.11 совместно с уравнениями охлаждения 2.12 и 3.12 в среде MathCAD (рисунок 3.8, а.).

Программный код для расчета температуры зажима в цикле «нагрев-охлаждение» в программной среде MathCAD [98]:

С_пр :=375 – удельная теплоёмкость материала провода, Вт∙с/(кг∙К);

m_пр :=0,132 –масса провода зажатого между плашками зажима, кг;

С_з :=61 – удельная теплоёмкость материала зажима, Вт∙с/(кг∙К);

m_з :=0,5 –масса зажима, кг;

t := ‒заданный интервал времени, сек.;

tn := –время протекания тягового тока, сек.;

I(t) := – тяговый ток, А;

Характеристики

Список файлов ВКР