Краткие теоретические сведения

 

Рекуперация электрической энергии – это режим работы электровоза, при котором он вырабатывает ее, преобразуя механическую энергию движения на крутом спуске или торможении в электрическую.

Для осуществления рекуперации тяговые электродвигатели электровоза переводятся в генераторный режим работы. Поэтому при рекуперации электровоз может рассматриваться как своеобразная передвижная подстанция, использующая тяговую сеть в качестве нагрузки.

Наиболее экономичным при рекуперации является такой режим, при котором вся вырабатываемая рекуперирующим электровозом энергия потребляется другими электровозами, находящимися на этой же МПЗ.

Полное использование энергии рекуперации электровозами, находящимися в тяговом режиме, не всегда возможно. В момент рекуперации на межподстанционной зоне может вообще не оказаться электровозов в тяговом режиме либо они будут, но токи, потребляемые ими, окажутся незначительными, или электровозы будут находиться близко к тяговым подстанциям на достаточно значительном удалении от рекуперирующего электровоза. В этом случае энергия рекуперации передается электровозам, находящимся на смежной МПЗ слева или справа от рассматриваемой.

Если часть вырабатываемой энергии рекуперации не может быть использована электровозами, находящимися в тяговом режиме на зоне питания, то она должна быть принята специальными приемниками. Эта часть энергии рекуперации называется избыточной. В качестве приемников избыточной энергии рекуперации могут быть использованы инверторные агрегаты, устанавливаемые на тяговых подстанциях.

Рекуперативное электрическое торможение позволяет повысить безопасность движения поездов, уменьшает износ тормозных колодок локомотивов и вагонов и колесных пар вагонов, имеющий место при механическом торможении. При рекуперации уменьшается потребление электроэнергии из питающей системы на тягу поездов.

 

Порядок выполнения работы

 

    1) Собрать параллельную схему питания тяговой сети постоянного тока двухпутного участка (рис. 6.1).

 

 

Рис. 6.1. Схема питания тяговой сети двухпутного участка для исследования рекуперации

2) Установить следующие величины сопротивлений: для контактной сети r_к.с = 41 мОм/км; для рельсов r_р = 12 мОм/км; для земли r_з = 49 мОм/км; переходное сопротивление «рельсы – земля» r_р-з = 0,5 Ом∙км. Блоки резисторов r_с и r_с-з устанавливать не нужно.

3) Установить на шинах тяговых подстанций напряжение холостого хода 3,3 кВ и внутреннее сопротивление 40 мОм.

    4) Включить фидер Ф3 левой ТПС, фидеры Ф1 и Ф3 правой ТПС и ПСК. Параллельные соединители ППС не подключать.

5) Произвести измерения тока и напряжения для исследуемой схемы и
занести полученные значения в табл. 6.1.

    6) Подключить рекуперирующий электровоз в указанную на рис. 6.1 точку и установить напряжение на его токоприемнике таким, чтобы он отдавал в контактную сеть ток, равный 1 кА.

    7) Повторить измерения тока и напряжения, полученные значения
занести в табл. 6.1.

    8) Увеличить ток рекуперирующего электровоза до 2 кА, повторить измерения тока и напряжения, значения (с учетом знака) занести в табл. 6.1.

    9) Построить графики изменения токов I_ф3 левой ТПС, I_ф1 и I_ф3 правой ТПС в функции от тока рекуперирующего электровоза I_рек. Определить по графикам, какие электровозы приняли поступившую энергию рекуперации.

10) Включить фидер Ф4 левой ТПС, фидеры Ф2 и Ф4 правой ТПС и ПСК, два параллельных соединителя ППС.

11) Провести измерения тока и напряжения при отсутствии рекупери-рующего электровоза, при I_рек = 1 кА, I_рек = 2 кА. Результаты занести в табл. 6.2 и 6.3. Токи ПСК и ППС записать с учетом знака. Положительными принять токи, текущие от шин ПСК к ТПС и от нечетного пути к четному в ППС.

    12) Построить графики изменения токов I_ф3 и I_ф4 левой ТПС, I_ф1 – I_ф4 правой ТПС в функции от тока рекуперирующего электровоза I_рек. Определить по графикам, какие электровозы приняли поступившую энергию рекуперации.

 

 

Таблица 6.1

Результаты измерений тока и напряжения на однопутном участке

Напряжение на рекуперирующем электровозе Uрек, кВ	Ток рекуперирующего электровоза Iрек, кА	Ток фидеров ТПС, кА			Напряжение, кВ
		левой	правой		на шинах ТПС		на нагрузках
		Iф3	Iф1	Iф3	Uл	Uп	U1	U3	U5	U7
–	–

 

Таблица 6.2

Результаты измерений тока на двухпутном участке

Ток рекуперирующего электровоза Iрек, кА

Ток фидеров ТПС, кА

Ток фидеров ПСК, кА

Ток ППС, кА

левой

правой

Iф3

Iф4

Iф1

Iф2

Iф3

Iф4

I1

I2

I3

I4

Iл

Iп

–

 

Таблица 6.3

Результаты измерений напряжения на двухпутном участке

Напряжение на рекуперирующем электровозе Uрек, кВ	Напряжение на шинах ТПС, кВ		Напряжение на нагрузках, кВ
			нечетного пути			четного пути
	Uл	Uп	U1	U3	U5	U2	U4
–

 

6.3. Контрольные вопросы

 

1) Что такое рекуперация?

2) Каким образом электровоз может осуществлять возврат электрической энергии в контактную сеть?

3) Как рекуперируемая электровозом энергия используется в системе электроснабжения железных дорог?

4) Каково назначение инверторных агрегатов?

Лабораторная работа 7

СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ  НАПРЯЖЕНИЯ
НА  ТОКОПРИЕМНИКЕ  ЭЛЕКТРОВОЗА

 

Цель работы: изучить способы повышения напряжения на токоприемнике электровоза.