Размещено на http://www.allbest.ru/

32

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Омский государственный университет путей сообщений (ОмГУПС)

Кафедра «Системы передачи информации»

проектирование электропитающих устройств маршрутно-релейной централизации

Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине

«Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи»

Омск 2012

Задание

Для станции, на которой производится реконструкция электрической централизации, требуется разработать электропитающую установку и рассчитать ее основные элементы.

Род тяги поездов на участке железной дороги - электрическая постоянного тока.

Условия внешнего электроснабжения поста МРЦ - два независимых источника электроэнергии государственных электросетей. Источники электроэнергии используются для питания народнохозяйственных потребителей. Категория I приемников электроснабжения от источников переменного тока - 1 . Категория II приемников электроснабжения от источников переменного тока - 2

Номинальное напряжение на вводах в пост ЭЦ составляет 380 В, его колебания находятся в пределах от 342 до 399 В.

Отклонения частоты переменного тока не превышают ±1 Гц.

Данные, характеризующие станцию:

- расчетное число стрелок - 50;

- число стрелок, передаваемых на местное управление, - 4;

- маршрутные указатели направления - отсутствуют;

- Маршрутные указатели пути отправления поезда - отсутствуют;

- число подходов к станции - 2;

- подверженность к снежным заносам - есть;

- климатическая зона - влажная.

Подходы к заданной станции - двухпутные, оборудованные числовой кодовой автоблокировкой 50 Гц.

Тип рельсов на станции - Р65, марки крестовин стрелочных переводов - 1/11.

Стрелочные электроприводы - постоянного тока типа СП-6 с электродвигателями МСП-0,25-160 В (сохраняются от прежней системы ЭЦ).

Тип проектируемых на станции рельсовых цепей - фазочувствительные 25 Гц с путевыми реле ДСШ, кодируемые по главным путям и путям безостановочного пропуска током АЛС частотой 50 Гц.

На станции сооружается пост ЭЦ типа Сз-72 .

Реферат

УДК 656.25:621.311.6

Курсовая работа содержит 26 страниц печатного текста, 3 таблицы, 4 источника, 3 приложения.

Панель питания, безбатарейная система питания, аккумуляторная батарея, дизель-генераторный агрегат.

Цель работы - разработать электропитающую установку и рассчитать ее основные элементы для станции, на которой производится реконструкция электрической централизации.

В процессе выполнения курсовой работы производятся расчеты преобразователя выпрямителя типа ППВ-1, аккумуляторной батареи 24 В, нагрузок по выходам распределительной, преобразовательно-выпрямительной, стрелочной панелей, мощности рельсовых путей и преобразовательных панелей.

В результате была составлена структурная схема электропитающей установки.

Курсовой проект выполнен в текстовом редакторе Microsoft Office Word 2003 с использование программы Microsoft Office Visio 2003.

Содержание

• Введение 6
• 1. Выбор и характеристика системы электропитания МРЦ 8
• 2. Комплектация щитовой установки МРЦ панелями питания 9
• 3. Расчет преобразователя ППВ-1 10
• 4. Расчет аккумуляторной батареи 24 В 16
• 5. Расчет и распределение нагрузок панели ПР-ЭЦК 19
• 6. Расчет нагрузки выпрямителей панели ПВП-ЭЦК 25
• 7. Расчет стрелочной панели 27
• 8. Расчет мощности рельсовых цепей и преобразовательных панелей ПП25-ЭЦК 28
• 9. Расчет вводной панели ПВ-ЭЦК и выбор ДГА 29
• 10. Структурная схема ЭПУ 33
• Заключение 35
• Библиографический список 36
• Приложения

Введение

Любая аппаратура автоматики, телемеханики и связи требует для своей работы один или несколько источников электрической энергии. Источники конструктивно могут входить в состав аппаратуры в виде блоков (индивидуальное питание), либо оформляться в виде отдельных электропитающих установок, обеспечивающих питанием любую аппаратуру автоматики и связи, рассчитанную на одинаковые номинальные напряжения (групповое питание).

Выделение источников в самостоятельные электропитающие установки экономически выгодно, так как срок службы устройств электропитания значительно выше, моральный износ меньше, чем питаемой аппаратуры связи и автоматики. Производство аппаратуры без источников электропитания обходится дешевле, поскольку упрощаются ее схема и конструкция.

Установки электропитания для разного вида объектов отличаются нормами на величину и качество напряжения, определенными установившимися традициями в схемных решениях, в применяемом оборудовании и прочими особенностями, которые отвлекают внимание изучающих от общих методов выбора и расчета ЭПУ.

Вид (схема и оборудование) любой электропитающей установки зависит от следующих технических условий:

1. Требования к надежности действия питаемого объекта.

2. Обеспеченности ЭПУ электрической энергией переменного тока. Максимально возможной длительности перерыва в подаче электроэнергии от основного источника.

3. Количества необходимых номиналов напряжений.

4. Величины и допустимой нормы отклонений и пульсации напряжения.

5. Величины тока, нормальной и аварийной нагрузок.

6. Категории электроприемников (нагрузки). Допускает или не допускает нагрузка коммутационные перерывы электропитания.

7. Требований к коэффициенту полезного действия ЭПУ.

8. Экономических требований к стоимости оборудования, эксплуатационных затрат и стоимости электроэнергии.

По этим заданным или полученным в процессе изыскания техническим условиям можно спроектировать электропитающую установку.

1. Выбор и характеристика системы электропитания МРЦ

Все электроприемники предприятий железнодорожного транспорта по степени обеспечения надежности электроснабжения разделяются на три категории. С перечнем потребителей конкретной категории можно ознакомиться, воспользовавшись источником [1].

Согласно заданию на данной станции обеспечивается электроснабжение устройств МРЦ по двум раздельным линиям от двух независимых источников внешних сетей переменного тока. ЭЦ крупных станций являются потребителями особой группы I категории. Эти приемники обеспечиваются двойным резервированием электропитания, т.е. их электроснабжение осуществляется от трех независимых источников электроэнергии.

В качестве третьего независимого источника питания предусматривается установка автоматизированного дизель-генератора ДГА. На основании этого выбираем электропитание устройств МРЦ по безбатарейной системе.

Безбатарейная система питания характеризуется питанием основных объектов централизации - светофоров, рельсовых цепей, стрелок - только переменным током 220 В непосредственно от сети или через выпрямители (преобразователи частоты). Релейные схемы, осуществляющие зависимость при установке и размыкании маршрутов, также питаются через выпрямители. Однако поскольку некоторые реле этих схем чувствительны к кратковременным перерывам питания, то для их работы предусматривается контрольная батарея 24 В.

Аккумуляторы этой батареи выполняют также роль высококачественного сглаживающего фильтра по подавлению пульсаций выпрямленного напряжения. В настоящее время для резервирования питания красных ламп и пригласительных огней входных светофоров контрольная батарея 24 В не используется. Такое резервирование осуществляется от аккумуляторных батарей, устанавливаемых у входных светофоров.

2. Комплектация щитовой установки МРЦ панелями питания

Для электропитания постов ЭЦ крупных станциях разработаны панели питания: вводная ПВ-ЭЦК; распределительная ПР-ЭЦК; выпрямительно-преобразовательная ПВП-ЭЦК; стрелочные ПСП-ЭЦК, ПСТ-ЭЦК; преобразовательная ПП25-ЭЦК.

Определение количества панелей производится на расчетное количество стрелок. Согласно заданию на станции 50 стрелок. В соответствии с [2] принимаем решение об установки одного щита выключения питания ЩВП, одной панели ПВ-ЭЦК, одной панели ПР-ЭЦК, одной панели ПВП-ЭЦК и одной панели ПСП-ЭЦК.

Вводная панель ПВ-ЭЦК предназначена для ввода, контроля и начального распределения питания 380/220 В по основным видам нагрузок: устройствам СЦБ, связи, маневровым постам, гарантированному и негарантированному освещению и силовой нагрузке.

Распределительная панель ПР-ЭЦК служит для распределения питания переменного тока по отдельным нагрузкам ЭЦ, изолирования нагрузок от заземленной сети переменного тока, а также переключения светофоров, маршрутных указателей и табло на различные режимы питания.

Выпрямительно-преобразовательная панель ПВП-ЭЦК служит для выпрямления трехфазного переменного тока в постоянный ток, автоматического заряда и содержания в буферном режиме аккумуляторной батареи 24 В, преобразования постоянного тока батареи в переменный ток 50 Гц, 220 В при отключении от внешних сетей для гарантированного питания определенных нагрузок МРЦ по переменному току, а также питания аппаратуры постоянного тока 24 В и 220 В.

От прежней системы ЭЦ сохраняются стрелочные электроприводы постоянного тока типа СП-6, для питания рабочих цепей которых, а также электрообогрева контактов их автопереключателей используется стрелочная панель ПСП-ЭЦК. Известно также, что станция расположена в районе с сухим климатом, поэтому применяем панель ПСПН-ЭЦК1, которая не рассчитана на электрообогрев стрелочных приводов.

Преобразовательная панель ПП25-ЭЦК предназначена для питания фазочувствительных рельсовых цепей с путевыми реле ДСШ переменным током 25 Гц. Панель работает от сети однофазного переменного тока 220 В и обеспечивает: преобразование переменного тока 50 Гц в переменный ток 25 Гц, фазировку преобразователей частоты 50/25 Гц по цепям местных элементов путевых реле ДСШ и лучам путевых трансформаторов рельсовых цепей и т.п. Щит выключения питания ЩВП устанавливается на посту ЭЦ в целях противопожарной безопасности и предназначен для быстрого и надежного одновременного отключения всех источников питания МРЦ.

3. Расчет преобразователя ППВ-1

При безбатарейной системе питания МРЦ от полупроводникового преобразователя типа ППВ-1, установленного на панели ПВП-ЭЦК, в случае отключения всех источников переменного тока получают питание следующие нагрузки гарантированного переменного тока:

1) станционные блоки дешифраторов кодовой автоблокировки прилегающих к станции блок участков;

2) схемы смены направления движения и контроля прилегающих перегонов (при организации двустороннего движения поездов);

3) схемы ДСН на прилегающих перегонах;

4) схемы ДСН на станции;

5) схемы ограждения составов.

Номинальные мощности этих нагрузок приведены в расчетной таблице 1. В таблице также указаны их среднесуточные коэффициенты включения К, характеризующие, какую часть времени суток включена нагрузка. Для постоянно включенных нагрузок . Для нагрузок, носящих кратковременный характер, среднесуточные коэффициенты равны 0.

Таблица 1 - Расчет нагрузок преобразователя ППВ-1

Наименование нагрузок	Измеритель	Мощность нагрузок на измеритель	Кол-во единиц	Максимальная мощность нагрузок	Среднесуточный коэффициент, К	Средняя мощность нагрузок
		Р, Вт	Q, вар		, Вт	, вар		, Вт	, вар
Схема смены направления и контроля перегона	Подход	12,7	6,0	2	25,4	12	1	25,4	12
Схема ДСН на станции	Пост ЭЦ	36,5	5,0	1	73	10	1	73	10
Станционные дешифраторы автоблокировки	Подход	16,6	16,8	2	33,2	33,6	1	33,2	33,6
Схема ДСН на прилегающем перегоне	Подход	12,7	6,0	2	25,4	12	1	25,4	12
Итого	-	-	-	-	157	67,6	-	157	67,6

КПД преобразователя ППВ-1 [3] зависит от степени его загрузки, поэтому в целях повышения КПД предусмотрена возможность настройки преобразователя на номинальные мощности 0,3; 0,6; и 1,0 кВт. Такая настройка производится по результатам расчета максимальной (пиковой) мощности нагрузок 8 В·А



.

Нагрузочная способность преобразователя зависит от коэффициента мощности нагрузки , который для пиковой мощности определяется как

.

Преобразователь рассчитан на номинальную нагрузку при . Реальный нагрузки оказался меньше 0,9, поэтому нагрузка на преобразователь должна быть уменьшена. Допустимая в этом случае нагрузка может быть определена по следующей формуле

По данным таблицы 1 выбираем номинальную нагрузку кВт.

Вт.

Расчет средней мощности преобразователя производится для определения тока, потребляемого преобразователем от аккумуляторной батареи.

С учетом коэффициента нагрузки К требуемая от преобразователя средняя мощность может быть определена на основе следующих выражений:

,

.

Средний коэффициент мощности нагрузок преобразователя

.

Коэффициент загрузки преобразователя

где - номинальная мощность преобразователя с учетом его настройки на пиковую мощность нагрузки.

.

Коэффициент мощности оказывает влияние не только на использование установленной мощности преобразователя, но также и на его КПД. Поэтому КПД преобразователя определяется с учетом и . По графику [4, приложение 1] определяются частные значения КПД и в зависимости от и , а затем рассчитывается общий КПД преобразователя по формуле



.

С учетом величин и ток , потребляемый преобразователем от батареи, составляет

где - номинальное напряжение аккумуляторной батареи.

.

4. Расчет аккумуляторной батареи 24 В

рельсовый железный дорога выпрямитель

Расчет батареи заключается в определении ее емкости и выборе типа аккумуляторов СК по индексу.

При определении емкости аккумуляторов следует исходить из условий эксплуатации батареи в основном и дополнительном режимах резервирования.

Основной режим резервирования соответствует питанию в течение 2 часов от батареи всех гарантированных нагрузок ЭЦ в аварийных условиях при отключении источников переменного тока, в том числе и ДГА. Потребителями гарантированного питания от батареи в этом случае являются:

1) релейная аппаратура ЭЦ (расход тока в расчете на одну стрелку А [2]);

2) приборы питающей установки - реле, блоки, сигнализаторы заземлений и др. (потребляемый приборами ток в целом на пост ЭЦ составляет А [2]);

3) контрольные лампочки на табло и панелях питания - контроля фидеров, работы преобразователя и т.п. (потребляемый лампочками ток в расчете на пост ЭЦ равен А [2]);

4) контрольные лампочки повторителей входных светофоров на табло (потребляемый ток в расчете на один подход равен А);

5) преобразователь ППВ-1 по гарантированному питанию цепей переменного тока (потребляемый от батареи преобразователем ток определяется расчетом в соответствии с разделом 1.3).

Разрядный ток батареи в режиме основного резервирования,

где - расчетное число стрелок ЭЦ;

- число подходов к станции.

.

Расчетное время 2 часа основного резервирования выбрано с учетом времени устранения возможной неисправности ДГА. Если в течение двух часов неисправность ДГА не устранена, батарея переводится с основного режима резервирования на дополнительный. Это достигается отключением от батареи релейных устройств ЭЦ (путем изъятия предохранителей на стативах).

Разрядный ток батареи в дополнительном режиме резервирования

.

При установленной продолжительности местного аккумуляторного резерва красных огней входных светофоров в 12 часов продолжительность дополнительного режима контрольной батареи 24 В принята равной 10 часов [2].

В условиях рассматриваемого режима эксплуатации аккумуляторной батареи фактическая ее разрядная емкость составит,

.

Емкость аккумуляторов, гарантируемая заводом, характеризуется номинальным значением . Однако с повышением интенсивности разряда и понижением температуры электролита емкость, отдаваемая аккумуляторами, уменьшается. Поэтому фактическая емкость , требуемая от аккумуляторов, пересчитывается к номинальным условиям. Такой пересчет ведется по формуле

где - расчетная номинальная емкость батареи;

- коэффициент снижения емкости аккумуляторов от старения (для устройств СЦБ равен 0,85 [3]);

- коэффициент интенсивности разряда (коэффициент отбора емкости);

- температурный коэффициент емкости (для аккумуляторов CК - 0,008 [3]);

- температура электролита во время разряда батареи (принимаемая равной температуре аккумуляторного помещения, которая на постах ЭЦ составляет + 15?C [3]).

Значение расчетного коэффициента интенсивности разряда следует определить по режиму разряда батареи током как наиболее неблагоприятным для батареи. В таком случае расчетная длительность разряда батареи током основного режима составит

.

По полученному значению расчетного режима разряда коэффициент интенсивности разряда аккумуляторов [3, рисунок IV.41].

.

По номинальной расчетной емкости определяем тип аккумулятора. Выбираем СК-6 с паспортной номинальной емкостью [3, таблица IV.26].

5. Расчет и распределение нагрузок панели ПР-ЭЦК

Расчетом распределительной панели ПР-ЭЦК преследуется цель недопущения перегрузок вторичных обмоток силовых трансформаторов ТС1 и ТС2, а также обеспечение примерно одинаковой их загрузки.

Лампочки табло и питающих панелей

Этой нагрузкой определяется мощность вторичной обмотки «А» трансформатора ТС1. Установлено, что нагрузка, создаваемая лампочками табло и питающих панелей, в среднем на одну стрелку , составляет соответственно 6 Вт и 0,9 вар [2].

В этом случае общая нагрузка от всей светосхемы станции , на трансформатор ТС1 определяется следующими соотношениями:

,

.

Светофоры

Для более равномерного распределения нагрузки светофоров на питающие устройства в панели ПР-ЭЦК предусмотрена возможность разделения светофоров на 4 группы, которые подключаются к обмоткам «А», «В» и «С» ТС2 (цепи ПСХ2, ПСХ3, ПСХ4), а также к обмотке «С» ТС1 (цепь ПСХ1). Кроме того, для мигающих огней светофоров предусмотрена отдельная цепь ПСХМ импульсного питания.

Общую мощность нагрузки от всех светофоров станции можно определить по формуле

где - полная мощность светофора (по усредненным данным составляющая 22 В·А при [2]);

- количество светофоров на станции (при числе стрелок более 30 количество светофоров превышает число стрелок в 1,3 раза [2]).

.

Контрольные цепи стрелок

Для питания контрольных цепей стрелок используется напряжение 220 В, получаемое от обмотки «В» ТС1.

Полная мощность цепей контроля стрелок

где - мощность цепей контроля в расчете на одну стрелку (составляет: , [2]).

.

Стрелки местного управления

Цепи передачи стрелок на местное управление питаются от обмотки «В» ТС1 через трансформатор Т5 (ПТ-25А) при напряжении 110 В.

Мощность устройств передачи стрелок на местное управление

где - мощность устройств передачи на местное управление одной стрелки (составляет 10 В·А при );

- число стрелок двойного управления.

.

Дешифрирующие устройства автоблокировки

Мощность дешифраторов автоблокировки , питаемых через трансформатор Т7 (СОБС-2А) от обмотки «А» ТС2, зависит от числа подходов к станции и может быть определена по следующей формуле

где - мощность дешифрирующих устройств в расчете на один подход (составляет , [2]).

.

Лампочки пультов ограждения составов

Питание ламп пультов ограждения составов на путях их осмотра и ремонта осуществляется напряжением (24-36) В, получаемым через трансформатор Т8 (СОБС-2А) от обмотки «А» ТС2. На станциях до 130 стрелок мощность ламп пультов ограждения (непрерывного и импульсного питания) в целом на пост ЭЦ может быть принята равной , .

Трансмиттерные реле и трансмиттеры

Нагрузка , создаваемая трансмиттерными реле и кодовыми трансмиттерами на обмотку «В» ТС2, может быть принята в расчете на пост ЭЦ равной 110 В·А при .

Внепостовые цепи

Мощность внепостовых цепей (ДСН, контроля перегона, смены направления и др.) по переменному току 220 В, питаемых от обмотки «А» ТС2 через панель ПВП-ЭЦК, определяется по данным расчета нагрузок ППВ-1.

Результаты выполненных расчетов представлены в форме сводной таблицы 2, в которой, кроме того, распределены нагрузки светофоров и маршрутных указателей так, чтобы вторичные обмотки трансформаторов ТС1 и ТС2 были как можно более равномерно загружены. Мощность каждой из фазных обмоток ТС1 и ТС2 не должна превышать 1,5 кВ·А.

Таблица 2 - Расчет нагрузок распределительной панели ПР-ЭЦК

Наименование нагрузки	Измеритель	Мощность единицы измерения	Кол-во единиц	Распределение нагрузок по вторичным обмоткам трансформаторов
				ТС1	ТС2
				«А»	«В»	«С»	«А»	«В»	«С»
		Р, Вт	Q, вар	S, В·А		Р, Вт	Q, вар	S, В·А	Р, Вт	Q, вар	S, В·А	Р, Вт	Q, вар	S, В·А	Р, Вт	Q, вар	S, В·А	Р, Вт	Q, вар	S, В·А	Р, Вт	Q, вар	S, В·А
Лампочки табло	стрелка	6	0,9	6,1	50	300	4,5	305
Светофоры	светофор	21	6,8	22	65							630	204	660							735	238	770
Маршрутные указатели направления	пост	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Контрольные цепи стрелок	стрелка	1,1	5,3	5,4	50				55	265	270
Стрелки местного управления	стрелка	8	6	10	4				32	24	40
Дешифрирующие устройства блокировки	подход	16,6	16,8	23,6	2										33,2	33,6	47,2
Лампочки пультов ограждения составов	пост	90	20	92,2	1										90	20	92,2
Трансмиттерные реле	пост	88	66	110	1													88	66	110
Внепостовые цепи	пост	163	91,4	187	1										163	91,4	187
Итого						300	4,5	305	87	289	310	630	204	660	286,2	145	326,4	88	66	110	735	238	770

Общая мощность нагрузок панели ПР-ЭЦК , , , может быть определена по формулам:

где , , , - активная и реактивная составляющие мощности нагрузок соответственно трансформаторов ТС1 и ТС2.

.

.

.

6. Расчет нагрузки выпрямителей панели ПВП-ЭЦК

На основании расчета нагрузки выпрямителей устанавливается режим эксплуатации зарядного устройства ВП1 типа УЗАТ-24-30 и преобразователя-выпрямителя ПП типа ППВ-1. При наличии напряжения переменного тока выпрямительное устройство ВП1 и преобразователь-выпрямитель ПП, работающий в этом случае в режиме выпрямления, используются для питания нагрузок постоянного тока 24 В.

Такими нагрузками являются:

а) релейные схемы поста МРЦ;

б) аккумуляторная батарея 24 В.

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

Ток , потребляемый релейными схемами ЭЦ и панелями питания, составляет



где - среднесуточный ток, потребляемый реле поста ЭЦ в нормальном режиме в расчете на одну стрелку (составляющий при безбатарейной системе питания 0,445 А [2]).

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

В режиме постоянного подзаряда (батарея находится в заряженном состоянии) потребляемый ею ток подзаряда составляет

где - номинальная емкость аккумуляторов батареи.

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

где - максимальное время восстановления (заряда) батареи (принимаемое равным 72 ч [2]);

- КПД аккумуляторов (в расчетах принимаемое равным 0,8 [2]).

.

Ток выпрямителей в режиме постоянного подзаряда батареи можно определить по следующей формуле:



.

В режиме форсированного заряда батареи ток выпрямителей равен

.

Регулировка токов выпрямителей осуществляется в режиме постоянного подзаряда батареи резисторами R2 «U» (ВП1) и R7 (ПП), а в режиме форсированного заряда - резисторами R1 «J» (ВП1) и R6 (ПП), при этом дополнительно к ВП1 используется также преобразователь-выпрямитель ПП, так как ток , не превышает 25 А. Ток не превышает 42 А, поэтому устанавливается одна панель ПВП-ЭЦК.

7. Расчет стрелочной панели

Стрелочные панели рассчитаны на максимальный суммарный ток обеих групп рабочих цепей стрелок 30 А. Расчет стрелочной панели заключается в проверке соответствия, тока потребляемого стрелками при их переводе, с допустимым током панели.

Максимальный (пусковой) ток , потребляемый от выпрямителей панели ПСПН-ЭЦК, может быть определен по формуле

где - ток, потребляемый одним электроприводом стрелочного перевода данного типа, ток равен 3,2 А;

- количество одновременно переводимых стрелок данного типа (на станциях с числом стрелок до 60 [2]).

.

Мощность цепей электрообогрева стрелочных приводов рассчитывается по следующему выражению, В·А:

S_э = S_эсn_c,

где S_эс - мощность цепи электрообогрева, отнесенная на одну стрелку (P_эс = 45 Вт, Q_эс = 22 вар).

Электрообогрев приводов, как правило, осуществляется при напряжении цепи 220 В. В этом случае мощность цепи обогрева с учетом потерь соответствует приведенным выше значениям. Если обогрев производится при напряжении 127 В, то P_эс = 15 Вт, Q_эс = 5 вар [5].

8. Расчет мощности рельсовых цепей и преобразовательных панелей ПП25-ЭЦК

Расчет панелей ПП25-ЭЦК заключается в определении их количества, исходя из нагрузки, создаваемой рельсовыми цепями.

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

Мощность путевых трансформаторов рельсовых цепей и местных элементов путевых реле можно определить по следующим соотношениям:



где , - полные мощности соответственно путевых трансформаторов и местных элементов в расчете на одну стрелку (составляющие при электротяге переменного тока - , , , [2]).

.

.

На основании полученных данных мощности рельсовых цепей рассчитывается требуемое число местных и путевых преобразователей:

где , - расчетные мощности соответственно путевого и местного преобразователей (составляющие: , [2]).

.

.

В панели ПП25-ЭЦК установлено 8 преобразователей: 2 - местные и 6 - путевые. В соответствии с потребным количеством преобразователей определяем требуемое число панелей - 3.

Оценим фактическую загрузку преобразователей, воспользовавшись следующими соотношениями:

.

.

9. Расчет вводной панели ПВ-ЭЦК и выбор ДГА

Целью расчета вводной панели является проверка загрузки ее по мощности и определение токов плавких вставок в фидерах питания, которые должны указываться в заказной документации на панели.

Мощность вводной панели определяется суммой отдельных видов нагрузок: устройств СЦБ, связи, освещения и вентиляции, мастерских.

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

Создаваемая панелью ПР-ЭЦК нагрузка на ПВ-ЭЦК состоит из общей мощности нагрузок ПР-ЭЦК , , и мощности потерь в трансформаторах ТС1 и ТС2. Активная и реактивная составляющие мощности потерь в каждом из ТС ориентировочно равны следующим значениям: , .

Нагрузка на ПВ-ЭЦК от панели ПВП-ЭЦК создается во время наиболее неблагоприятного послеаварийного периода ее работы в режиме восстановления емкости контрольной батареи 24 В.

Активная составляющая нагрузки ПВП-ЭЦК рассчитывается по следующей формуле:

где - напряжение батареи при форсированном заряде (составляет 31 В [2]);

- КПД выпрямительных (зарядных) устройств (равный 0,6).

.

Реактивная составляющая нагрузки ПВП-ЭЦК ориентировочно может быть принята равной на станциях с числом стрелок более 100 - 1400 вар.

Нагрузка на ПВ-ЭЦК от стрелочной панели ПСПН-ЭЦК определяется мощностью питания рабочих цепей стрелок при их переводе. Мощность цепей перевода стрелок зависит от числа одновременно переводимых стрелок и с учетом потерь может быть принята в целом на пост ЭЦ на станциях свыше 100 стрелок - , [4].

Нагрузка на ПВ-ЭЦК от панелей ПП25-ЭЦК определяется количеством панелей, схемой их включения, а также родом тяги.

Рельсовые цепи, как известно, потребляют от преобразователей ПЧ50/25-300 ток на частоте 25 Гц. В то же время преобразователи частоты со стороны сети потребляют ток на частоте 50 Гц. Соотношения между расчетными мощностями преобразователя со стороны нагрузки 25 Гц и со стороны 50 Гц зависят от его загрузки и схемы включения.

При наличии на станции трех панелей ПП25-ЭЦК две панели включены между собой противофазно. Их расчетная мощность определяется как суммарная мощность восьми пар противофазно включенных преобразователей

где - расчетная мощность одной пары противофазно включенных преобразователей.

Поскольку в общем случае одна панель содержит 2 местных и 6 путевых преобразователей, то расчетная мощность на частоте 50 Гц двух пар преобразователей панели (по одному местному и одному путевому) определяется по данным [4, приложение 3] в зависимости от их суммарной загрузки.

.

Мощность третьей панели рассчитывается по формуле:

где - расчетная мощность одной пары противофазно включенных преобразователей.

Общая мощность всех трех панелей определяется суммой составляющих мощностей двух и одной панели .

Результаты расчета мощности вводной панели представлены в форме сводной таблицы (таблица 3).

Таблица 3 - Расчетная таблица мощности вводной панели

Наименование нагрузок	Мощность отдельных нагрузок
	Активная, Вт	Реактивная, вар	Полная, В?А
Панель ПР-ЭЦК Нагрузка панели	4767,0	3712,5	6042
Потери в трансформаторах ТС	540,0	750,0	924,2
Панель ПВП-ЭЦК Нагрузка в режиме восстановления батареи	2663,9	1400,0	3009,4
Панель ПСТН-ЭЦК1 Перевод стрелок	4100,0	800,0	4177,3
Панели ПП25-ЭЦК Нагрузка панелей	8360,0	4512,2	9500,0
Итого СЦБ	20430,9	11174,7	23652,9
Резерв СЦБ - 10%	2043,1	1117,5	2365,3
Всего СЦБ с резервом	22474,0	12292,2	26018,2
Устройства связи Освещение: гарантированное негарантированное Гарантированная вентиляция Негарантированная вентиляция и мастерские	5998,4 11840,4 1840,0 14504,0	2555,3 5044,0 1380,0 10878,0	6520,0 12870,0 2300,0 18130,0
Всего на вводную панель	56656,8	32149,5	65838,2

При расчете нагрузки ДГА мощность потребителей негарантированного питания не учитывается. Мощность нагрузок ДГА можно определить по формуле

где , - полная мощность соответственно негарантированных освещения и силовой нагрузки.

.

Выбор типа ДГА производится по активной составляющей мощности . Выбираем ДГА-48 с номинальной мощностью 48 кВт.

Расчет плавких вставок производится по наиболее загруженной фазе системы питания. Если учесть равномерность загрузки фаз, то расчетный ток в каждой фазе при каждом напряжении (220 В) составит

.

По полученному значению тока выбираем плавкую вставку 100 А. Определяем питающей установки

.

10. Структурная схема ЭПУ

Структурная схема установки электропитания МРЦ выполняется на основе произведенных расчетов и комплектации ее питающими панелями выбранного типа.

Известно, что для нормальной работы фазочувствительных рельсовых цепей необходимо, чтобы путевые и местные преобразователи частоты были жестко сфазированы между собой.

На участках с электротягой переменного тока используются фазочувствительные рельсовые цепи, рассчитанные на питание их от сдвинутых друг относительно друга напряжений по фазе на 90. Поэтому путевые и местные преобразователи на таких участках должны быть включены в сеть переменного тока противофазно.

Напряжения местных элементов путевых реле являются опорными по отношению к напряжениям путевых элементов. Поэтому выходные напряжения местных преобразователей должны совпадать между собой по фазе, для чего на каждой панели всегда включаются синфазно.

Первый местный преобразователь на панели принимается в качестве ведущего преобразователя, по отношению к которому фазируются все остальные местные и путевые преобразователи. Поэтому на преобразователе 1П фазирующее устройство ФУ может не устанавливаться.

При трех панелях третья панель подключается синфазно к любой из первых двух, включенных противофазно. При противофазном включении двух панелей их фазирующие устройства питаются от своих местных преобразователей 1П, 2П.

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы произведен технический расчет параметров и необходимого оборудования электропитающей установки для устройств автоматики, телемеханики и связи. По полученным результатам расчетов спроектирована электропитающая установка.

Библиографический список

1 Отраслевой стандарт ОСТ 32.14-80. Электроприемники предприятий железнодорожного транспорта. Категорийность в отношении обеспечения надежности электроснабжения.

2 Электропитание устройств электрической централизации ЭЦ-10-88: типовые материалы для проектирования 501-05-102.88. Альбом I. Пояснительная записка / ГТСС, 1988. 158 с.

3 Дмитриев, В.Р. Электропитающие устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи: справочник / Под ред. В.А. Кононова М.: УМК МПС России, 2002. 316 с.

4 Микулин, Ф.П. Электропитание устройств автоматики, телемеханики и связи. Задание на курсовую работу. - М.: ВЗИИТ, 1991. 38 с.

Размещено на Allbest.ru