Определение мощности электродвигателей приводов вентиляторов, водяного насоса и компрессора

 

На пассажирском вагоне с кондиционированием воздуха установлены вентиляторы системы вентиляции вагона и вентилятор конденсатора. Прежде чем определить необходимую мощность электродвигателя, необходимо правильно выбрать расчетный режим работы вентилятора. Этот режим задан расчетной производительностью и расчетным напором вентилятора. Мощность электродвигателя вентилятора системы вентиляции вагона определяется по формуле:

 

, (1)

 

где  – коэффициент запаса мощности, ;

 – производительность вентилятора, м3/с;

 – напор, создаваемый вентилятором, Па,

 – КПД вентилятора, .

Производительность вентилятора системы вентиляции вагона определяется с учетом расчетной нормы подачи свежего наружного воздуха на одного пассажира, :

 

, (2)

 

где – расчетная норма подачи наружного воздуха на одного пассажира, ;

 – расчетное число пассажиров в вагоне, ;

 – число проводников, ;

 – коэффициент рециркуляции вентилируемого воздуха, .

Подставим имеющиеся значения в формулу (2) и получим:

.

Полученное значение подставим в (1) и получим:

.

Мощность электродвигателя привода вентилятора конденсатора воздухоохладительной установки определяется по формуле:

 

, (3)

 

где  – коэффициент запаса мощности, ;

 – производительность вентилятора конденсатора, ;

 – напор, создаваемый вентилятором конденсатора, ;

 – КПД вентилятора конденсатора, .

Подставим имеющиеся значения в формулу (3) и получим:

Мощность электродвигателя привода водяного насоса отопления определяется по формуле:

 

где  – коэффициент запаса мощности, ;

 – производительность водяного насоса, ;

 – напор, создаваемый водяным насосом, ;

 – КПД водяного насоса, .

Подставим имеющиеся значения в формулу (4) и получим:

.

 

3.2 Определение мощности электродвигателя привода компрессора установки охлаждения воздуха

 

Мощность электродвигателя привода компрессора установки охлаждения воздуха определяется по формуле:

 

, (4)

 

где  – коэффициент, учитывающий режим работы компрессора, ;

 – общий (полный) тепловой поток, который должен быть отведен воздухоохладителем, Вт.

Общий (полный) тепловой поток складывается из шести тепловых потоков:

1 тепловой поток, поступающий через поверхность кузова вагона, Вт определяется по формуле:

 

, (5)

 

где  – поверхность кузова вагона, через которую происходит передача тепла (можно принять );

 – расчетная температура наружного воздуха летом, ;

 – расчетная температура воздуха внутри вагона летом, ;

 – средний коэффициент теплоотдачи поверхности вагона, .

Подставим имеющиеся значения в формулу (5) и получим:

;

2 тепловой поток от инфильтрации для летнего периода эксплуатации определяется по формуле:

 

 (6)

 

По расчету:

;

3 тепловой поток, приносимый наружным воздухом при вентиляции вагона определятся по формуле:

 

, (7)

 

где  – расчетная норма подачи наружного воздуха на одного пассажира, ;

 – теплоемкость воздуха, ;

 – расчетное число пассажиров в вагоне, ;

 – расчетная температура наружного воздуха летом, ;

 – расчетная температура воздуха внутри вагона летом, .

По расчету получим:

;

4 тепловой поток за счет солнечной радиации определяем по формуле:

 

, (8)

 

где  – расчетная поверхность кузова вагона, подвергающаяся солнечной радиации (принимаем );

 – площадь поверхности кузова вагона (принимаем );

 – расчетная (максимальная) температура поверхности кузова вагона, ;

 – продолжительность солнечного облучения вагона в течение суток, ;

 – средний коэффициент теплоотдачи поверхности вагона, .

Подставим в формулу (8) и получим:

;

5 тепловой поток, выделяемый пассажирами вагона, определяется по формуле:

 

, (9)

 

где  – мощность теплового потока, выделяемого одним пассажиром, ;

 – расчетное число пассажиров в вагоне, .

По расчету:

;

6 мощность теплового потока от электродвигателей, расположенных внутри вагона, осветительных и других электроприборов, принимается:

. (10)

Таким образом, общий тепловой поток определяется по формуле:

 

 (11)

 

Подставим полученные ранее значения тепловых потоков в формулу (11) и получим:

.

Подставим полученное в формуле (11) значение в (4) и получим:

.

 

3.3 Выбор двигателей по каталогу

 

По найденным мощностям и с учетом условий работы по каталогу выбираем необходимые электродвигатели и определяем номинальный ток. Так как электродвигатели постоянного тока, то номинальный ток определяем по формуле:

 

, (12)

 

где  – мощность электродвигателя по каталогу;

 – номинальное напряжение сети вагона, ;

 – КПД электродвигателя.

Для вентилятора системы вентиляции выбираем электродвигатель типа П32 с номинальной мощностью 1,0 кВт и КПД 0,79. По расчету номинальный ток равен:

.

Для вентилятора конденсатора выбираем электродвигатель типа П41 с номинальной мощностью 1,5 кВт и КПД 0,75. Номинальный ток 18,2 А.

Для привода водяного насоса отопления выбираем электродвигатель типа П22 с номинальной мощностью 0,5 кВт и КПД 0,72. По расчету номинальный ток равен:

.

Для привода компрессора выбираем электродвигатель типа П62 с номинальной мощностью 8 кВт и КПД 0,85. По расчету номинальный ток равен:

.

Выбранные электродвигатели и их характеристики сведены в таблицу 1.

 

Таблица 1 – Электродвигатели, устанавливаемые в вагоне

Наименование двигателя, механизма	Мощность, полученная расчетом, кВт	Номинальная мощность по каталогу, кВт	Тип	Номинальный ток двигателя, А	Номинальный КПД двигателя	Кратность пускового тока
Электродвигатель вентилятора системы вентиляции	0,8	1,0	П32	11,5	0,79	2
Электродвигатель вентилятора конденсатора	1,5	1,5	П41	18,2	0,75	2
Электродвигатель привода водяного насоса отопления	0,36	0,5	П22	6,3	0,72	2
Электродвигатель привода компрессора	7,5	8,0	П62	85,6	0,85	2

 

3.5 Определение мощности осветительной нагрузки

 

Мощность осветительной нагрузки для каждого из помещений вагона определяем по формуле, Вт:

 

,                                         (14)

 

где р – удельная мощность осветительной нагрузки для данного вида помещения, т.е. мощности на единицу площади этого помещения, Вт/м2;

Fn – площадь помещения, для которого определяется мощность осветительной нагрузки, м2.

Расчет осветительной нагрузки по каждому типу помещения приведен в таблице 2.

 

Таблица 2 – Расчет мощности осветительной нагрузки вагона

Помещение вагона	Площадь Fп, м2	Удельная мощность осветительной нагрузки, р Вт/м2		Мощность, РОН, Вт
		накаливания	люминесцентные
Купе вагона	35	-	10	350
Коридоры, проходы	20	-	6	120
Туалеты	2,5	10	-	25
Тамбуры	5,6	8	-	44,8
Прочие помещения	3	8	-	24

 

Мощность сигнальных, служебных и других специальных ламп принимаем равной 350 Вт. [принимаем по источнику 1.]

Мощность осветительной нагрузки всего вагона определяем по формуле:

 

, (15)

 

 Вт.

 Вт.

Мощность преобразователя для люминесцентного освещения вагона вычисляем по формуле, Вт:

 

, (16)

электроснабжение пассажирский вагон электродвигатель

где ηпр – кпд статического полупроводникового преобразователя, ηпр =0,8.

 Вт.

 

3.6 Перечень потребителей электроэнергии пассажирского вагона и их характеристики

 

Перечень потребителей электроэнергии пассажирского вагона и их характеристики, приведены в таблице 3.

 

 

Таблица 3 – Перечень потребителей электроэнергии вагона

Потребитель вагона	Характеристика потребителя вагона
	Расчетная  мощность потребителя, кВт	Номинальный ток, А	Номинальное напряжение, В	Номинальный КПД	Кратность пускового тока	Тип потребителя
Двигатель вентилятора системы вентиляции	0,8	7,27	110	0,79	2	П51
Двигатель вентилятора конденсатора	1,5	13,64	110	0,75	2	П41
Двигатель циркуляционного насоса	0,36	3,27	110	0,72	2	П22
Двигатель компрессора	7,5	68,18	110	0,79	2	П71
Электрические печи вагона	6	54,5	110	0,83	2	П61
Нагревательные элементы калорифера	3	27,27	-	-	-	-
Преобразователь люминесцентного освещения вагона	0,6	-	-	-	-	-
Лампы накаливания	0,1	-	-	-	-	-
Люминесцентные лампы	0,5	-	-	-		-
Электрокипятильник	2,4	-	-	-	-	-
Водоохладитель	0,39	-	-	-	-	-
Водонагреватель	1,3	-	-	-	-	-
Цепи управления	0,5	-	-	-	-	-