Модуль4. Электрическое оборудование, системы кондиционирования ПР1

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

РАСЧЁТ МОЩНОСТИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА

Цель работы: освоить расчёт мощности потребителей (на примере систем
кондиционирования и отопления вагона) электроэнергии пассажирского вагона.

Краткие сведения из теории

Современный пассажирский вагон оборудован разнообразным электрооборудованием, с
большим числом аппаратов и приборов. Системы кондиционирования и отопления являются
наиболее важными системами в обеспечении микроклимата в салоне вагона.

Определение мощности двигателя вентилятора

На пассажирском вагоне с кондиционированием воздуха устанавливаются вентиляторы
системы вентиляции вагона и вентилятор конденсатора. Мощность двигателя вентилятора
определяется для разных режимов его работы, для зимнего и летнего периода. Электродвигатель
выбирают по большему значению полученной мощности.

Мощность двигателя вентилятора определяется по формуле:

P _ kв X ^Vb X Hв
в 102% ^,

где кв- коэффициент запаса мощности (можно принять кв = 1,25 т 1,5);

V_в – производительность вентилятора, м³/с;

Hв – суммарный напор, создаваемый вентиляторами, мм водяного столба (1 мм
водяного столба = 10 Па), см. ГОСТ Р 51690-2000.

% - КПД вентилятора (можно принять % = 0,5 т 0,7).

Производительность вентилятора может быть определена по формуле:

(1)

где Un

-

n п —

v= ^Un ^{X П} п
в к ^,
k_рв

расчётная норма подачи наружного воздуха на одного пассажира, м³/с, см.

ГОСТ 51690-2000.

количество пассажиров в вагоне, (п_п _ 36);

(2)

k_{p в}- коэффициент рециркуляции воздуха, (к_{р в}=0,25)

Мощность двигателя для вентилятора конденсатора воздухоохладительной
установки определяется по формуле:

_п к xV хН

Р _ вк вк_____вк

в" 102%вк ,

(3)

где к_вк- коэффициент запаса мощности (можно принять к_в = 1,25 т 1,5);

Vвк – производительность вентилятора, м³/с;

Hвк – суммарный напор, создаваемый вентиляторами, мм водяного столба;

%_к - КПД вентилятора (можно принять % _ 0,2 т 0,4).

Определение мощности электрических устройств отопления

Отопительные устройства пассажирского вагона согласно ГОСТ Р 51690-2000
должны поддерживать температуру в салоне вагона в зимнее время (при температуре
наружного воздуха до минус 40 ⁰С) в диапазоне 22 ± 2 ⁰С. Расчётным режимом при
выборе отопительных устройств является зимний период эксплуатации вагона.

При электрической системе отопления мощность нагревательных элементов
определяется по формуле:

P = V x С x(t_B3 -P)x10^-3, (4)

к нв в вз нз

где V_B - объём наружного воздуха, подаваемого в вагон, м³/с;

Св- теплоёмкость воздуха, (Св=1220 Дж/м³ x ⁰С

tвз – температура воздуха внутри вагона в расчётный период, С⁰;

tнз– температура наружного воздуха, ⁰С.

При комбинированной системе отопления мощность электронагревателей котла
отопления может быть определена по формуле:

^Рэп =(1,1 ^Fв ^x k + из ^x n п ^x Св ^)x(tвз — t нз ^)x10—³ ■ ⁽⁵⁾

где F_B - поверхность кузова через которую происходят потери тепла, (F_B = 270 м²);

k– средний коэффициент теплоотдачи с учетом нарушений плотности конструкции
вагона, (k = 1,3 т 1,35 Дж/м²x сx⁰С ).

При водяном и комбинированном отоплении в системах кондиционирования
воздуха устанавливаются электрокалориферы и электропечи, общая мощность этих
устройств выбирается равной мощности электродвигателей компрессорной установки
охлаждения и электродвигателя вентилятора конденсатора.

Определение мощности двигателя компрессора установки охлаждения воздуха

Мощность электродвигателя компрессора в кВт определяется по формуле:

Рдк = кк x Qo x10^-3, (6)

где к_к - коэффициент, учитывающий прерывистый характер работы компрессора,

(кк = 0,35 т 0,48);

Q – общий тепловой поток, который должен быть отведен, воздухоохладителем, Вт;

Общий тепловой поток определяется, как сумма тепловых потоков от разных
источников и может быть определен по формуле:

Q0 = Qi + Q2 + Q3 + Q4 + Q₅ + Q6, (7)

где Q[ - тепловой поток, поступающий через поверхность кузова, Вт;

Q₂ - тепловой поток от инфильтрации для летнего периода эксплуатации, Вт;

Q₃ - тепловой поток, приносимый наружным воздухом при вентиляции вагона, Вт;

Q - тепловой поток за счет солнечной радиации, Вт;

Q - тепловой поток, выделяемый пассажирами, Вт;

Q - тепловой поток от электродвигателей, расположенных внутри вагона,
осветительных и других приборов, Вт.

Тепловой поток, поступающий через поверхность кузова:

^Q1 = F ^{x к(t}нл - tвл ) , ⁽⁸⁾

где F_B - поверхность кузова через которую происходят потери тепла, (F_B = 270 м²);

t_w - расчётная температура наружного воздуха летом, 0С;

t_m - расчётная температура наружного воздуха летом, 0С;

к - средний коэффициент теплоотдачи поверхности вагона, (к = 1,3 т 1,35

Дж/м² x с x ⁰С ).

Тепловой поток от инфильтрации для летнего периода эксплуатации:

Q2 = 0,15 x Qi,(9)

Тепловой поток, приносимый наружным воздухом при вентиляции вагона:

Q3 = U ^X nn ^X Cв ^x(tнл - tвл ) ,

где и - расчётная норма подачи наружного воздуха на одного пассажира, м³/с.

Тепловой поток за счёт солнечной радиации:

Z

Q4 = Fp x k (tм - tвл ) ^ ,(11)

где F - расчетная поверхность кузова вагона, подвергающаяся солнечной радиации, м2

(Fp = 0,3 v 0,4);

t_M - расчётная максимальная температура поверхности кузова вагона, (t_M = 50 ⁰С);

Z_p - продолжительность солнечного облучения вагона в течение суток, ч.

Тепловой поток, выделяемый пассажирами:

Q = q ^x n„, ⁽12)

где q - мощность теплового потока, выделяемого одним пассажиром (q = 90 v 120 Вт)
Мощность теплового потока от электродвигателей, расположенных внутри вагона,
осветительных и других электроприборов, можно принять Q₆ = 1500 v 2000 Вт.

Порядок выполнения работы

• 1. Изучить методику расчета мощность потребителей электроэнергии вагона.
• 2. Выполнить расчет мощности двигателя вентилятора и электрических устройств
  отопления вагона.
• 3. Оформить отчёт о проделанной работе.

Содержание отчёта

• 1. По результатам проведенной работы составляется отчет. Отчет должен содержать:
  цель работы; расчёт мощности потребителей электрической энергии вагона;
  выводы о влияние работы вентилятора и электрических устройств отопления на
  суммарную мощность вагона.
• 2. Оформить отчёт о проделанной работе.

Контрольные вопросы

• 1. Поясните сущность методики расчёта мощности потребителей электроэнергии
  пассажирского вагона.
• 2. Что показывает коэффициент запаса мощности?
• 3. От каких параметров зависит потребляемая мощность двигателя вентилятора?
• 4. Для какого режима ведётся расчёт потребления электроэнергии?
• 5. Что показывает коэффициент рециркуляции воздуха?