|
Обозначение на
схеме
|
Наименование
|
   
|
|
|
|
|
А6
|
Устройство
управления и защиты электрооборудования
|
0.5
|
110
|
1.0
|
1.0
|
|
А7
|
Система
пожарной сигнализации
|
0.1
|
110
|
1.0
|
1.0
|
|
А8
|
Система
технологического контроля (НБ, уровня воды, температуры, устройств
торможения)
|
0.2
|
110
|
1.0
|
1.0
|
|
А9
|
Система
управления кондиционированием
|
0.2
|
110
|
0.1
|
1.0
|
|
А10
|
Информационные
устройства
|
0.1
|
110
|
1.0
|
1.0
|
|
А11
|
Управления
наружными автоматическими дверями
|
0.6
|
110
|
0.5
|
1.0
|
|
EL1
|
Аварийное
освещение
|
0.3
|
110
|
-
|
1.0
|
|
EL2
|
Служебное
освещение (лампы накаливания)
|
0.4
|
110
|
0.1
|
1.0
|
|
EL3
|
Освещение
вагона (лампы накаливания)
|
1.0
|
110
|
0.5
|
1.0
|
|
EL4
|
Освещение
вагона (лампы люминесцентные)
|
расчет
|
|
EН1
|
Концевые сигнальные
фонари
|
0.24
|
110
|
0.1
|
1.0
|
|
EН2
|
Устройства
сигнализации
|
0.2
|
110
|
0.2
|
1.0
|
|
EК2
|
Обогреватель
сливных и наливных труб
|
1.0
|
110
|
0.2
|
1.0
|
|
EК3
|
Обогреватель
питьевой воды
|
0.2
|
110
|
0.2
|
1.0
|
|
EК4
|
Калорифер
воздуха межсезонного отопления
|
6.0
|
110
|
0.33
|
1.0
|
|
EК5
|
Электропечи
межсезонного отопления
|
6.0
|
110
|
0.33
|
1.0
|
|
EК6
|
Электрокипятильник
воды
|
3.5
|
110
|
0.1
|
1.0
|
|
EК7
|
Электрообогреватель
бойлера горячего водоснабжения
|
6.0
|
110
|
0.2
|
1.0
|
|
EК8
|
Обогреватель
вакуумного туалета
|
1.0
|
110
|
0.5
|
1.0
|
|
US
|
Полупроводниковый
преобразователь DC 110 В/AC 220 В 50 Гц (для AC 220В, Гц)
|
0.5
|
110
|
0.1
|
1.0
|
|
М1
|
Электродвигатель
циркуляционного насоса
|
|
|
|
|
|
М2
|
Электродвигатель
насоса пожаротушения
|
0.25
|
110
|
0.1
|
2.0
|
|
М3
|
Электродвигатель
вентиляционного агрегата
|
расчет
|
|
М4
|
Электродвигатель
компрессора холодильной установки
|
|
|
М5
|
Электровидгатель
вентилятора конденсатор
|
|
|
М6
|
Электродвигатель
компрессора охладителя питьевой воды
|
0.25
|
110
|
0.5
|
2.0
|
|
М7
|
Электродвигатель
компрессора холодильника
|
0.25
|
110
|
1.0
|
2.0
|
|
Х10
|
розетки DC 110 В
|
1.0
|
110
|
0.1
|
2.0
|
|
YB
|
Электромагнитный
рельсовый тормоз
|
2х3,0
|
110
|
0.05
|
2.0
|
|
GB
|
Зарядка
аккумуляторной батареи
|
5.0
|
142
|
0.5
|
2.0
|
|
НПМ
|
Аварийное
электроснабжение вагона в пути следования
|
3.0
|
110
|
0.1
|
1.0
|
1.2
Вариант электроснабжения вагона, описание структурной схемы
Согласно задания для курсового проектирования в качестве
схемы энергоснабжения вагона межобластного сообщения выбрана схема
централизованного снабжения вагона электроэнергией.
2.
Расчет и выбор основного электрооборудования вагона
2.1
Расчет и выбор электроприводов вагонных механизмов
На пассажирском вагоне с кондиционированием воздуха
устанавливаются вентиляторы системы вентиляции вагона и вентилятор
конденсатора.
Для вентилятора системы вентиляции вагона условия работы в
летний и зимний периоды различны, так как различно количество подаваемого в
вагон воздуха. Электродвигатель выбирают по большему значению получившейся
мощности.
Мощность двигателя вентилятора системы вентиляции вагона
(2.1)
где 
- коэффициент запаса мощности;
- производительность вентилятора, м3/с;
- суммарный напор, создаваемый вентиляторами, мм водяного столба;
- КПД вентилятора.
Производительность вентилятора системы вентиляции вагона в м3/с:
в зимний период
(2.2)
в летний период
(2.3)
где 
- расчетная норма подачи наружного воздуха
на одного пассажира в зимний период, м3/с; 
- расчетная норма подачи наружного воздуха на одного пассажира в
летний период, м3/с; 
- расчетное число пассажиров в вагоне (по условию 
)
- коэффициент рециркуляции вентиляционного воздуха
Таким образом имеем:
Определим мощность двигателя вентилятора в зимний и летний
периоды:
Выбираем электродвигатель по большему значению полученной мощности
и результаты заносим в таблицу 2.1.
Выбор электродвигателя центробежного водяного системы жидкостного
отопления.
(2.4)
где - коэффициент запаса мощности;
- производительность насоса, м3/с;
- гидравлическое сопротивление трубопроводов отопления,
принимается 25кПа.
- КПД центробежного насоса
По результатам расчета выбираем двигатель и заносим данные в
таблицу 2.1
Определение мощности электродвигателя компрессора холодильной
установки
(2.5)
где 
- коэффициент учитывающий прерывистый
характер работы компрессора;
- общий (полный) тепловой поток, который должен быть отведен
воздухоохладителем, Вт;
Общий (полный) тепловой поток складывается из шести тепловых
потоков:
) тепловой поток, поступающий через поверхность кузова
вагона:
(2.6)
где 
- температуры воздуха внутри и снаружи
вагона летом, °С;
- средний коэффициент теплоотдачи поверхности вагона,
(2.7)
) тепловой поток от инфильтрации для летнего периода эксплуатации:
(2.8)
) тепловой поток, приносимый наружным воздухом при вентиляции
вагона:
(2.9)
) тепловой поток за счет солнечной радиации:
, (2.10)
где
-расчетная поверхность кузова вагона, подвергающаяся солнечной
радиации, м2
(2.11)
- расчетная (максимальная) температуры поверхности кузова, °С;
- продолжительность солнечного облучения вагона в течении суток, ч
(2.12)
) тепловой поток, выделяемый пассажирами вагона:
(2.13)
где q = 90 - мощность теплового потока,
выделяемого одним пассажиром;
) мощность теплового потока от электродвигателей, расположенных
внутри вагона, осветительных и других электроприборов
Общий (полный) тепловой поток, который должен быть отведен
воздухоохладителем;
.
Требуемая мощность двигателя компрессора:
Выбор двигателя конденсатора холодильной установки
(2.14)
где 
- коэффициент запаса мощности
- производительность вентилятора конденсатора
- напор создаваемый вентилятором
- КПД вентилятора
По найденной мощности и с учетом условий работы выбираем по
каталогу необходимые электродвигатели, результаты сводим в таблицу 2.1.
Таблица 2.1 - Электродвигатели, устанавливаемые в вагоне
|
Двигатель
|
Расчетная
мощность, кВт
|
Номинальная
мощность, кВт
|
Тип
|
Номинальный ток
при напряжении 110 В, А
|
Номинальный КПД
|
|
Вентилятора
системы вентиляции вагона
|
2,6
|
3,2
|
П - 51
|
22,98
|
79
|
|
Вентилятора
конденсатора
|
1,791
|
2,2
|
П - 42
|
26,31
|
76
|
|
Компрессора
|
22,258
|
25,0
|
П - 72
|
267,37
|
85
|
|
Электродвигателя
системы центробежного водяного жидкостного отопления.
|
1.5
|
2.2
|
П - 42
|
26,31
|
76
|
Определим значения номинальных токов при номинальном
напряжении 110 В по формуле 2.15.
(2.15)
.2
Расчет и выбор электрического освещения
Используя опыт проектирования освещения пассажирских вагонов
принимаем: люминесцентное освещение для купе и полукупе, служебного отделения и
прохода; лампы накаливания для освещения тамбуров, туалетов, коридоров,
котельного отделения, посадочных и сигнальных фонарей и др.
Мощность осветительной нагрузки в Вт для каждого из помещений
вагона определяем по приведенной ниже формуле, результаты сводим в таблицу 2.2.
(2.16)
где
- удельная мощность осветительной нагрузки для данного помещения,
Вт/м2;
- площадь помещения, м2;
Определяем мощность элктроенергии потребляемой для общего
освещения:
(2.16)
где: 
- коэффициент использования общего
освещения;
- количество светильников общего освещения в вагоне;
- количество ламп в светильнике общего освещения;
(люминесцентные лампы) - КПД устройств преобразовательной
техники;
- номинальная мощность лампы светильника общего освещения;
Определяем мощность элктроенергии потребляемой для местного
освещения:
(2.17)
Определяем мощность элктроенергии потребляемой для служебного
освещения:
(2.18)
Определяем мощность элктроенергии потребляемой для аварийного освещения:
(2.19)
Определяем мощность элктроенергии потребляемой для дежурного
освещения:
(2.20)
Определяем мощность элктроенергии потребляемой для сигнальных и
концевых фонарей:
(2.21)
Общее значение нагрузки на сеть освещения составляет:
Среднее значение:
(2.22)
Пиковое значение:
(2.23)
Таблица 2.2 - Электрические светильники и лампы установленные в
помещении вагона
|
Вид освещения
|
Рд расч Вт
|
Рн Вт
|
Тип светильника
|
Тип лампы
|
Uл.н В
|
Iл.н А
|
Nc
|
nл
|
|
Общее
|
1200
|
1200
|
ЛБ-20
|
люминесцентный
|
110
|
10,9
|
10
|
2
|
|
Местное
|
300
|
500
|
Ж110-25
|
накаливания
|
110
|
2,7
|
6
|
1
|
200
|
350
|
Ж110-25
|
накаливания
|
110
|
1,8
|
5
|
1
|
|
Аварийное
|
3000
|
3000
|
ЛБ-20
|
люминесцентный
|
110
|
27,27
|
10
|
1
|
|
Дежурное
|
1000
|
1000
|
Ж110-25
|
накаливания
|
110
|
9.09
|
5
|
1
|
|
Концевые и
сигнальные фонари
|
240
|
250
|
Ж110-25
|
накаливания
|
110
|
2.1
|
10
|
1
|
.3
Расчет и выбор электронагревательных устройств
Тепловой баланс, обеспечивающий поддержание расетной
температуры воздуха внутри вагона, определяется по формуле 2.24
(2.24)
Тепловые потери через окружающую поверхность вагона определяются
как:
(2.25)
Тепловые потери при инфильтрации конструкции и открытии дверей при
посадке и высадке пассажиров приняты 10% от тепловых потерь 
Тепловая энергия необходимая для подогрева воздуха в системе
вентиляции вагона:
(2.26)
Тепловые потеря пассажиров определяются по формуле 2.27
(2.27)
Тепловые потери оборудования вагона от работающего оборудования
определяются по формуле 2.28
(2.28)
Необходимая мощность энергии для обеспечения расчетного теплового
баланса в вагоне определяются по формуле 2.29
(2.29)
2.4
Расчет и выбор отопления вагона
В данном случае в задании определено комбинированное
электроводяное отопление. Мощность котла - бойлера определяется по формуле 2.30
(2.30)
3.
Определение потоков и расчет электрической энергии потребляемой в вагоне
3.1
Анализ структуры электрооборудования вагона
Структурная схема электроснабжения вагона изображена на
рисунке 3.1
Рисунок 3.1 - Структурная схема электроснабжения вагона
Перечень потребителей электроэнергии в данной схеме
представлен в таблице 3.1.
Таблица 3.1 - Перечень потребителей электрической энергии
вагона 61-4170
|
Обозначение на
схеме
|
Наименование
|
|
|
|
|
|
А1
|
Устройство
управления и защиты электрооборудования
|
0.5
|
110
|
1.0
|
1.0
|
|
А5
|
Устройство
управления и защиты электрооборудования
|
0.5
|
110
|
1.0
|
1.0
|
|
А6
|
Устройство
управления и защиты электрооборудования
|
0.5
|
110
|
1.0
|
1.0
|
|
А7
|
Система
пожарной сигнализации
|
0.1
|
110
|
1.0
|
1.0
|
|
А8
|
Система
технологического контроля (НБ, уровня воды, температуры, устройств
торможения)
|
0.2
|
110
|
1.0
|
1.0
|
|
А9
|
Система
управления кондиционированием
|
0.2
|
110
|
0.1
|
1.0
|
|
А10
|
Информационные
устройства
|
0.1
|
110
|
1.0
|
1.0
|
|
А11
|
Управления
наружными автоматическими дверями
|
0.6
|
110
|
0.5
|
1.0
|
|
EL1
|
Аварийное освещение
|
0.3
|
110
|
-
|
1.0
|
|
EL2
|
Служебное
освещение (лампы накаливания)
|
0.4
|
110
|
0.1
|
1.0
|
|
EL3
|
Освещение
вагона (лампы накаливания)
|
1.0
|
110
|
0.5
|
1.0
|
|
EL4
|
Освещение
вагона (лампы люминесцентные)
|
расчет
|
|
EН1
|
Концевые
сигнальные фонари
|
0.24
|
110
|
0.1
|
1.0
|
|
EН2
|
Устройства
сигнализации
|
0.2
|
110
|
0.2
|
1.0
|
|
EК2
|
Обогреватель
сливных и наливных труб
|
1.0
|
110
|
0.2
|
1.0
|
|
EК3
|
Обогреватель
питьевой воды
|
0.2
|
110
|
0.2
|
1.0
|
|
EК4
|
Калорифер
воздуха межсезонного отопления
|
6.0
|
110
|
0.33
|
1.0
|
|
EК5
|
Электропечи
межсезонного отопления
|
6.0
|
110
|
0.33
|
1.0
|
|
EК6
|
Электрокипятильник
воды
|
3.5
|
110
|
0.1
|
1.0
|
|
EК7
|
Электрообогреватель
бойлера горячего водоснабжения
|
6.0
|
110
|
0.2
|
1.0
|
|
EК8
|
Обогреватель
вакуумного туалета
|
1.0
|
110
|
0.5
|
1.0
|
|
UD1/2
|
Полупроводниковый
преобразователь DC 110 В/AC 220 В 50 Гц (для AC 220В, Гц)
|
0.5
|
110
|
0.1
|
1.0
|
|
US
|
Полупроводниковый
преобразователь DC 110 В/AC 220 В 50 Гц (для AC 220В, Гц)
|
0.5
|
110
|
0.1
|
1.0
|
|
М2
|
Электродвигатель
насоса пожаротушения
|
0.25
|
110
|
0.1
|
2.0
|
|
М3
|
Электродвигатель
вентиляционного агрегата
|
расчет
|
|
М4
|
Электродвигатель
компрессора холодильной установки
|
|
|
М5
|
Электровидгатель
вентилятора конденсатор
|
|
|
М6
|
Электродвигатель
компрессора охладителя питьевой воды
|
0.25
|
110
|
0.5
|
2.0
|
|
М7
|
Электродвигатель
компрессора холодильника
|
0.25
|
110
|
1.0
|
2.0
|
|
Х10
|
розетки DC 110 В
|
1.0
|
110
|
0.1
|
2.0
|
|
YB
|
Электромагнитный
рельсовый тормоз
|
2х3,0
|
110
|
0.05
|
2.0
|
|
GB
|
Зарядка
аккумуляторной батареи
|
5.0
|
142
|
0.5
|
2.0
|
|
НПМ
|
Аварийное
электроснабжение вагона в пути следования
|
3.0
|
110
|
0.1
|
1.0
|
3.2
Определение наибольшей мощности электрической энергии, потребляемой от штатных
источников электроэнергии.
Среднее и пиковое значение нагрузки на электрическую сеть в
разные сезонные периоды.
Зимний период:
(3.1)
(3.2)
Летний период:
(3.3)
(3.4)
По большему значению мощности определяется значение мощности
аккумуляторной батареи.
Наибольшее значение мощности:
4.
Расчет и выбор источников электроэнергии вагона
4.1
Расчет и выбор аккумуляторной батареи
Определение расчетного значения разрядного тока:
(4.1)
Определение расчетного значения вагонной батареи:
(4.2)
Определение количества аккумуляторов в вагонной батарее:
(4.3)
По рассчитанным параметрам выбран аккумулятор типа KL-400.
Шифр аккумулятора: 2-KL-400
5.
Определение годового объема и стоимости электрической энергии израсходованной в
пассажирском вагоне
5.1
Определение годового объема израсходованной электрической энергии
(5.1)
5.2
Определение затрат на электроэнергию
(5.2)
6.
Расчет и выбор проводов и кабелей коммутационной и защитной аппаратуры при
подключении электрических устройств
6.1
Расчет и выбор кабелей для подключения основного источника
Расчетные нагрузки позволяют определить сечения проводов сети
электроснабжения вагона, выбрать защитные аппараты и аппаратуру управления.
Под расчетными нагрузками понимают некоторые неизменные
нагрузки (токи, мощности), которые вызывают такой же нагрев проводов,
двигателей, что и действительные нагрузки, непрерывно меняющиеся по величине во
времени.
Действительное число потребителей электроэнергии вагона в
летний период n=9.
Расчет числа потребителей
(6.1)
Так как эффективное число электроприемников меньше 4,
расчетную активную мощность определяем по формуле
Реактивная мощность при постоянном токе равняется нулю.
квар
Определим полную расчетную мощность
(кВ×А) (6.2)
Определим расчетный ток
(А) (6.3)
Пиковая нагрузка - это наибольшая нагрузка длительностью не более
5-10 с. Пиковые токи возникают, например при пуске двигателя наибольшей
мощности при работающих остальных потребителях электроэнергии.
, (6.4)
где
- номинальный ток двигателя, имеющего наибольший пусковой ток;
- пусковой ток двигателя наибольшей мощности;
- коэффициент использования двигателя, имеющего максимальный
ток.
(А) (6.5)
6.2
Расчет и выбор защитной аппаратуры вагонной аккумуляторной батареи
Выбор защитной аппаратуры
Ток плавкой вставки предохранителя:
1) по расчетному току 
А;
) по пиковому току
(А) (6.6)
Выбираем плавкую вставку на номинальный ток 200 А и предохранитель
типа ПР-2-200.
Автоматический выключатель выбираем с учетом выполнения
условий:
1) 
(А);
) 
(А);
) 
(А);
Этим условиям удовлетворяет автоматический выключатель типа А3130,
для которого 
А, 
А, 
А
Выбор проводов
Выбираем провод с резиновой и полихлорвиниловой изоляцией.
) по условию нагрева расчетным током:
(А)
Этому условию удовлетворяет провод с алюминиевыми жилами сечением
70 мм2. Номинальный ток провода этого сечения 210 А;
) по соответствию току защитной аппаратуры:
(А);
Этому условию соответствует провод сечением 95 мм2,
3) по потери сопротивления в проводах:
Где 
Ом - активное сопротивление линии;
Получаемая величина потерь напряжения много меньше допустимой
(10%). Поэтому окончательно выбираем провод сечением 95 мм2.
Номинальный ток провода равен 255 А. Выбранное сечение удовлетворяет условию
механической прочности.
Заключение
В результате выполнения курсового проекта была рассчитана
принципиальная схема и произведен выбор компонентов для электроснабжения вагона
61-4170 межобластного сообщения. Вагон предназначен для перевозки пассажиров на
расстояние до 300 км, вагон рассчитан на 68 сидячих мест.
Произведен выбор основного электромеханического,
осветительного и защитного оборудования. Выполнен расчет затрат на потребляемое
освещение. Составлена принципиальная схема оборудования.
Выполнение курсового проекта позволило подробнее изучить
область проектирования электрического оборудования и может является основой
выполнения последующих курсовых проектов, а также быть полезным при дипломном проектировании.
Список
использованной литературы
1. Зыков Ю.В. Выбор основного электрооборудования
и сети электроснабжения пассажирского вагона. Екатеринбург, 2002.
2. Зорохович А.Е., Либман А.З. Ремонт
электрооборудования пассажирских вагонов. М., «Транспорт», 1974.
3. Вагоны: Учебник для вузов ж.-д. трансп. /
Л.А. Шадур, И.И. Челноков, Л.Н. Никольский и др. - М: Транспорт, 1980. - 439 с.
4. Лукин В.В. Конструкция и расчет вагонов.
Ч. 3. Общие положения проектирования и расчета вагонов: Конспект лекций - Омск:
ОМГУПС, 1991. - 88 с.
5. Лукин В.В. Конструкция и расчет вагонов.
Ч. 4. Общие положения проектирования и расчета вагонов: Конспект лекций - Омск:
ОМГУПС, 1995. - 134 с.