Аналітичний розрахунок витрат енергії

При аналітичному методі витрат енергії визначають шляхом розрахунку окремих складових:

(29)

Тут A_w, A_i, A_Т, A_П, А_сн - витрати енергії відповідно на подолання основного опору руху, подолання уклонів, гальмування до зупинки, у пускових пристроях і на власні потреби;

h_ср - середній ККД двигуна, який знаходять за кривою h(I) двигуна для повної напруги і найбільшого ослаблення поля; значення середнього ККД двигуна може бути взяте на 1-1,5 % нижчим за його максимальне значення.

Як і раніше, витрати енергії аналітичним методом визначають для обох напрямків руху.

Повну і питому витрати енергії на подолання основного опору рухів знаходять за виразами

(30)

(31)

де G - вага потягу, кН;

l_пер - довжина перегону, м;

w_ox·ср - середнє значення основного опору руху, що визначається за кривою w_ox (v) для руху без струму для швидкості v=1,1·v_ср .

Повну і питому витрати енергії на подолання уклонів визначають за виразами

(32)

(33)

де i_э - еквівалентний за витратою енергії уклон, ‰, що визначається за виразом

(34)

де l_ср - середній уклон реального профілю (без обліку кривих), який знаходять за виразом

(35)

i_в, l_в - уклон і довжина шкідливого спуску, на якому виконується підгальмування;

w_кр,l_кр - питомий опір руху в кривій і її довжина;

значення w_кр яке знаходять за виразом:

(36)

де R_кр - радіус кривої, м.

Шкідливим вважається спуск, для якого справедливо i > w_ox·max, де w_ox·max - питомий основний опір руху при їзді без струму при максимальній швидкості, допустимій на певному спуску. Визначення межі шкідливих і нешкідливих спусків показано на рис. 9.

Повну і питому витрату енергії на гальмування до зупинки визначають за наступними виразами:

(37)

(38)

де G - вага потягу, кН;

l_пер - довжина перегону, м;

v_Т - швидкість початку гальмування, км/год;

i_Т. - середній ухил на гальмовому шляху,^о/_оо;

w_ох·ср - середнє значення основного питомого опору руху, що визначається за кривою w_ox(v) для руху без струму для швидкості 0,7· v_Т, Н/кН;

a_Т - середнє значення питомого гальмового уповільнення, м/с².

При гальмуванні від швидкості v_Т1 до v_Т2 у виразах (37) і (38) замість v²_Т слід підставляти (v²_Т1 – v²_Т2).

Розподілом сумарної витрати енергії А_w+А_i+А_Т на середній ККД h_ср двигуна враховується витрата енергії, пов’язана з втратами в тягових двигунах.

Якщо на рухомому складі встановлений постійно включений перетворювач, то додаткова витрата енергії, зумовлена втратами в перетворювачі, визначається розподілом сумарної витрати енергії на ККД перетворювача h_ПР.

Повну і питому витрату енергії в пускових пристроях у випадку реостатного пуску знаходять за наступним виразами:

(39)

(40)

де v_п - швидкість виходу на автоматичну характеристику повного поля при пуску, км/год;

i_п - середній уклон на пусковому шляху, ‰;

а_п - середнє значення пускового прискорення, м/с²;

w_ox.ср - середнє значення питомого основного опору руху, що визначається за кривою w_o(v) для руху під струмом при швидкості 0,7·v_п,Н/кН;

k_п - коефіцієнт пуску, зумовлений схемою переключення двигунів при пуску. При відсутності переключень k_п=1. При двох або чотирьох двигунах, що переключаються в двох угрупованнях, k_п =0,5.

За наявності імпульсного перетворювача, що включається на період пуску, замість k_п у формули (39) і (40) слід підставити (1-h_ПР), де h_ПР=0,92…0,94 - середній ККД перетворювача.

Витрата енергії на власні витрати, розглянута вище:

(41)

де P_сн - потужність навантаження власних витрат, кВт (див. табл. 13);

l_пер - довжина перегону, м;

v_сп - швидкість повідомлення на перегоні, км/год.

Коефіцієнти h_ТС і h_ПСТ враховують витрату енергії, що визначається втратами в тяговій мережі і на підстанції.

Розглянутими вище методами слід розрахувати витрати енергії окремо як для руху в прямому напрямку, так і для руху в зворотному напрямку. Розбіжність між величинами питомої витрати енергії, розрахованою за кривими руху й аналітичними методами, не повинна перевищувати ±10%.