1. Краткая характеристика электрооборудования вагонов

2.4 Расчет и выбор осветительной нагрузки вагона

По найденной мощности и с учетом условий работы по каталогу из л. 1 выбираются необходимые электродвигатели. Если такой двигатель по каталогу подобрать нельзя, то выбирают из каталога двигатель ближайшей большей мощности.

Выбор двигателей по каталогу удобно свести в таблицу, подставленную по форме таблица 2.4.1.

Таблица 2.4.1. – Электродвигатели, устанавливаемые в вагоне

Наименование двигателя	Мощность, полученная расчетом, кВт	Номинальная мощность, кВт (по каталогу)	Тип двигателя	Номинальный ток двигателя		ηн
Двигатель вентилятора системы вентиляции вагона	1,3	1,83	П-21	0,215		0,76
Двигатель компрессора	9	11	П-51	1,183		0,845
Двигатель вентилятора конденсатора	1,4	1.9	П-21	0,215		0,76
Двигатель циркуляционного насоса отопления	0,482	0,7	П-11	0,087		0,735

Мощность осветительной нагрузки в Вт для каждого из помещений вагона выбирают по формуле:

Р = S∙k,
где S - площадь, м²;k - удельная установленная мощность в (В/м )
Для определения мощности осветительной нагрузки используем метод удельной мощности на единицу площади. Этот метод достаточно простой, обладает необходимой точностью и нашел широкое применение па практике. При использовании его сначала определяется мощность осветительной нагрузки для каждого помещения вагона в отдельности, а затем суммарная мощность осветительной нагрузки для всего вагона. Отдельно определяется мощность ламп люминесцентного освещения и мощность ламп накаливания. Это необходимо для того, чтобы можно было определить мощность преобразователя для люминесцентного освещения. Необходимо знать отдельно мощность ламп накаливания и люминесцентных ламп и для выбора проводов, защитных и коммутационных аппаратов.
Таблица 2.4.2 – Удельные мощности ламп

Помещения вагона	Удельная мощность осветительной нагрузки, Вт/м^2
	Лампы накаливания	Люминесцентные лампы
Купе жесткого вагона	12 - 18	10-20
Купе мягкого вагона	18-22	10-20
Отделение открытого вагона	10-15	6-10
Коридоры, проходы	8-10	6-10
Туалеты	10-12	-
Тамбуры	8-11	-
Прочие помещения	8-10	-

Определив мощность осветительной нагрузки вагона от люминесцентных ламп, определяют мощность преобразователя для люминесцентного освещения вагона (преобразователи применяют, если система электроснабжения постоянного тока)

= 0,5÷0,6 если преобразователь электромашинный;
= 0,7 + 0,85 если преобразователь статический полупроводниковый.
Если выбран преобразователь для питания люминесцентных ламп электромашинного типа, то по мощности Р_пр выбирается двигатель преобразователя.
Мощность сигнальных, служебных и других специальных ламп может быть принята равной 300+400 Вт.
Расчет осветительной нагрузки вагона
Таблица 4.2.3

№	Помещение	Рт Вт/м^2	F м^2		Р Вт	Принимается		Кол- во ламп на вагон		Мощность ламп, Вт
						Светильник	Тип и мощность лампы, Вт
Люминесцентные лампы
1	Отдел. От.вагон	10		3,2	32	двухлам­повый	ЛТБ 20		18 2		400
2	Служебное от.	10		1,5	15
3	Проход	10		9,8	98	однолам­повый	ЛТБ 15		6
4	Полкупе	10		1,9	19				2		1200
Рлюм=520Вт

Лампы накаливания
1	Тамбур	9	2,7	24,3	однолам­повый	25	4	100
2	Коридор малый	10	1,92	19,2
3	Коридор большой	10	2,5	25		15	3	45
4	Туалет	12	1,27	15,2
5	Котельное отделение					50	6	300
6	Хвостовые сигнальные фонари	-	-	-
7	Номерные фонари и пр	-	-	-		15	4	60
Рнак=505 Вт

Суммарная осветительная нагрузка 1025 Вт
2.5 Определение расчетных нагрузок

Расчетные нагрузки позволяют определять 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. Расчетные нагрузки определяются для наиболее загруженных в электрическом отношении периодов работы электрооборудования. Для пассажирских вагонов потребление электроэнергии в зимний и летний периоды эксплуатации неодинаково. Потребление зависит и от типа вагона (вагон с кондиционированием воздуха или без кондиционирования, есть ли электрическое отопление или нет), и от условий, в которых вагон эксплуатируется. Определяют расчетные нагрузки для зимнего и летнего периодов эксплуатации вагона и применяют для последующих расчетов большие.

В настоящее время согласно "Указаний по определению электрических нагрузок" основным является метод упорядоченных диаграмм, который и рекомендован для применения при определении нагрузок в сетях электроснабжения низкого и высокого напряжений.
Расчетные нагрузки определяем для участка сети электроснабжения от преобразователя вагона до главного распределительного щита вагона. По этим нагрузкам выбирается мощность преобразователя вагона и провода от преобразователя до распределительного щита. Действительное число потребителей электроэнергии вагона в летний период п = 10.

Эффективное число потребителей по формуле:

Так как эффективное число электроприемников меньше 4. расчетную активную мощность определяем по формуле:

Расчетная реактивная мощность по формуле:

=0 кВар
=12,76

Полная расчетная мощность по формуле:

По формуле:

Расчетный ток:

2.6 Определение пиковых нагрузок

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.

Пиковый ток группы приемников электроэнергии в сетях напряжением до 1000 В, работающих при отстающем токе, а также в сетях постоянного тока с достаточной для практических расчетов точностью определяется как арифметическая сумма наибольшего из пусковых токов двигателей, входящих в группу, и расчетного тока нагрузки всей группы электроприемников за вычетом расчетного тока двигателя, имеющего наибольший пусковой ток, т.е.
Определение мощности преобразователя вагона:

где _р - расчетный ток нагрузки всей группы приемников;

- номинальный ток двигателя, имеющего наибольший пусковой ток;
- коэффициент использования двигателя, имеющего наибольший ток;


- пусковой ток двигателя наибольшей мощности (имеющего наибольший пусковой ток);
Эту мощность определяем по условию нагрузки преобразователя расчетным током по формуле:

где - кратность пускового тока по отношению к номинальному (для двигателей постоянного тока = 2 - 2,5; для синхронных двигателей с короткозамкнутым ротором приводится в каталогах; для асинхронных двигателей с фазным ротором, если в каталоге нет данных =2,5-3.

Пиковый ток одиночного двигателя равен его пусковому току.

2.7 Определение мощности и выбор источника электроэнергии пассажирского вагона

При индивидуальной системе электроснабжения пассажирских вагонов источник электроэнергии - вагонный генератор, при централизованной системе - генератор вагона-электростанции, либо генератор, установленный на тепловозе, либо специальная обмотка илового трансформатора электровоза переменного тока, либо другое специально предназначенное для электроснабжения пассажирских а вагонов устройство.

Прежде чем определять мощность источника электроснабжения а гона, необходимо выбрать расчетный режим и определить расчетный и пиковые токи для этого режима. Если для вагонного генератора расчетным током будет расчетный ток только одного вагона, то для генератора вагона-электростанции необходимо знать нагрузки от всех вагонов поезда, т.е. знать, какие вагоны будут в поезде, когда потребление электроэнергии будет максимальным. Если определить время эксплуатации вагона, когда потребление электроэнергии будет максимальным, затруднительно, то находят расчетные нагрузки для летнего и зимнего режимов работы. Аналогично вступают и при определении пикового тока.
По найденному большему расчетному току находят требуемую мощность источника электроэнергии (генератора или трансформатора). Эта мощность определяется по формулам: генератор постоянного тока, кВт,



Мощность источника электроэнергии из условий нагрузки его пиковым током генератор постоянного тока, кВт,



Здесь коэффициент кратковременной перегрузки для генераторов кпер = 1,5 - 2. Из двух значений вычисленной мощности генератора выбирают большее и округляют его до целого Числа в сторону увеличения. Режим, для которого мощность будет максимальной, является расчетным режимом. Мощность трансформатора преобразователя Находят только по расчетному току.

2.8 Выбор проводов электроснабжения пассажирского вагона

Провода выбираются в соответствии с требованиями; которые предъявляются к сетям электроснабжения пассажирских вагонов. Эти требования будут выполнены, если сечение проводов выбрано с учетом следующих четырех условий:

1. 
   Нагрев проводов не должен превышать допустимого значения. Это будет выполнено, если 1_{пров н}^>1_р, т.е. если номинальный ток провода равен или больше расчетного тока. Зная расчетный ток по этому условию из прил. 1 выбирают сечение провода.
   
2. 
   При коротких замыканиях или весьма больших перегрузках, когда происходит срабатывание защитного аппарата, не должна нарушаться термическая устойчивость проводов. Это требование будет выполнено, если номинальный ток провода соответствует току защитного аппарата, т.е., если
   

где I₃ - ток защитного аппарата. Для электрических сетей вагонов это номинальный ток плавкой вставки предохранителя или номинальный ток уставки автоматического включателя;

- коэффициент защиты или кратность длительного допустимого тока провода к номинальному току плавкой вставки или уставки автоматического выключателя.
Разрешается брать ближайшее меньшее сечение провода, удовлетворяющее этому условию.

3. 
   Потери напряжения в проводах не¹ должны превышать допустимого значения (в процентах ).
   

Дляпостоянных сетей переменного тока


где I_пик - суммарный пиковый ток провода, если по нему получает энергию группа потребителей;