Разработка электропитающей установки и расчет основных её элементов

Лампочки пультов ограждения составов. Питание ламп пультов ограждения составов на путях их осмотра и ремонта осуществляется напряжением (24 36) В, получаемым через трансформатор Тр8 (СОБС-2А) от обмотки "а" ТрС2. На станциях до 130 стрелок мощность ламп пультов ограждения      (непрерывного и импульсного питания) в целом на пост ЭЦ принимается равной   = 90 Вт, =20 вар.

Таким образом: В×А.

Трансмиттерные реле и трансмиттеры. Нагрузка ,создаваемая трансмиттерными реле и кодовыми трансмиттерами на обмотку “в” ТрС2, определяется в расчете на пост ЭЦ и составляет =50 Вт, =5 вар.

Таким образом: В×А.

Внепостовые цепи. Мощность внепостовых цепей по переменному току 220 В, питаемых от обмотки "а" ТрС2 через панель ПВК-ЭЦК, при числе стрелок до 130 может быть принята на пост ЭЦ =80 Вт, =9 вар.

Таким образом:   В×А.

ЭПК пневмоочистки стрелок. Питание ЭПК пневмообдувки стрелок от снега производится напряжением 220 В от обмотки "а" ТрС2 через панель ПВП-ЭЦК. Мощность ЭПК на пост ЭЦ можно принять  =150 Вт, = 46 вар.

Таким образом: В×А.

Кодирующие трансформаторы 50 Гц. Мощность кодирующих трансформаторов 50 Гц определяется по формуле, В×А,

,

где - мощность одной рельсовой цепи при кодировании ее частотой 50 Гц (в среднем = 11Вт, =38 вар);

        - количество рельсовых цепей (составляет 2 рельсовых цепи на каждый подход к станции).

Таким образом: В×А.

Нагрузка от кодирующих трансформаторов 50 Гц может включаться на обмотку “а” или “в” ТрС2.

Результаты расчетов представлены в сводной таблице № 2.

 

 

6 Расчет нагрузки выпрямительной  панели ПВП-ЭЦК

На основании расчета нагрузки выпрямителей устанавливается режим  эксплуатации зарядного устройства ВП1 типа УЗАТ-24-30 и преобразователя - выпрямителя ТТЛ типа ППВ-1.

При наличии напряжения переменного  тока выпрямительное устройство ВП1 и  преобразователь - выпрямитель ПП, работающий в этом случае в режиме выпрямления, используются для питания нагрузок постоянного тока 24 В.

Такими нагрузками являются: а) релейные схемы поста МРЦ, б) реле панелей питания, в) аккумуляторная батарея 24 В.

Максимальный ток, отдаваемый выпрямителями  панели, составляет 50 А, в том числе  ВП1 - 30 А и ПП -20 А.

Ток , потребляемый релейными схемами ЭЦ, составляет А,

,

где - среднесуточный ток, потребляемый реле поста ЭЦ в нормальном режиме в расчете на одну стрелку (составляет при безбатарейной системе питания 0,35 А [2]).

Таким образом: А.

Ток , потребляемый   реле питающих панелей, определяется в целом на ЭПУ и составляет 1 А.

Аккумуляторная батарея потребляет от выпрямительных устройств ток  различных значений в зависимости  от режима ее работы. В режиме постоянного подзаряда (батарея находится в заряженном состоянии) потребляемый ею ток подзаряда  составляет, А,

,

где - номинальная емкость аккумуляторов батареи, А ч.

Так как для аккумулятора СК-6 =216 А ч, то А.

В режиме форсированного заряда (батарея  находится в разряженном состоянии) зарядный ток  батареи, А,

,

где   - индексный номер аккумуляторов батареи.

Таким образом: А.

Ток выпрямителей в режиме постоянного подзаряда батареи можно определить по следующей формуле, А:

.

Таким образом: А.

В режиме форсированного заряда батареи ток выпрямителей равен, А,

.

Таким образом: А.

Регулировка токов выпрямителей осуществляется в режиме постоянного подзаряда батареи резисторами R2 ’U’(ВП1) и R7 (ПП), а в режиме форсированного заряда - резисторами R1 ’J’ (ВП1) и R6 (ПП), при этом, если ток нагрузки в режиме постоянного подзаряда не превышает 25 А, то используется лишь одно зарядное устройство ВП1. При токе ,превышающем 25 А, дополнительно к ВП1 используется также преобразователь - выпрямитель ПП. В случае же превышения током значения 42 А устанавливаются две панели ПВП-ЭЦК.

В режиме  форсированного заряда, как  правило, используются оба выпрямительных устройства. При  этом, если ток оказывается больше 50 А, то ток заряда батареи ограничивается таким значением, чтобы ток стал равным. 50 А.

 

7 Расчет стрелочной  панели

Стрелочные панели рассчитаны на максимальный суммарный ток обеих групп рабочих цепей стрелок 30 А. Расчет стрелочной панели заключается в проверке соответствия тока, потребляемого стрелками при их переводе, с допустимым током панели.

В случае, когда на станции проектируется  электрообогрев автопереключателей стрелочных приводов, дополнительным расчетом проверяется также мощность цепей обогрева. При этой мощности выбирается соответствующее исполнение панели.

Максимальный (пусковой) ток  , потребляемый от выпрямителей панели ПСПН-ЭЦК, зависит от типа рельсов, марок крестовин стрелочных переводов, числа одновременно переводимых стрелок и может быть определен по формуле, А,

,

где    - ток, потребляемый одним электроприводом стрелочного перевода данного типа;

- количество одновременно переводимых  стрелок данного типа (принимается  из расчета 50% стрелок, входящих  в маршрут наибольшей длины).

Таким образом: А.

Мощность цепей электрообогрева  стрелочных приводов рассчитывается по следующему выражению, В×А:

,

где      - мощность цепи электрообогрева, отнесенная на одну стрелку ( = 45 Вт, = 22  вар [2] ).

Таким образом: В×А.

 

8 Расчет мощности рельсовых  цепей и преобразовательных панелей  ПП25-ЭЦК

Расчет панелей ПП25-ЭЦК заключается  в определений их количества, исходя из нагрузки, создаваемой рельсовыми цепями.

Учитывая особенности фазочувствительных рельсовых цепей, связанные с двумя цепями их питания, в панелях установлены местные и путевые преобразователи.  Расчет панелей поэтому производится как по нагрузке, создаваемой путевыми трансформаторами, так и по нагрузке местных элементов путевых реле.

Мощность путевых трансформаторов рельсовых цепей , В×А, и местных элементов путевых реле , В×А, можно определить по следующим соотношениям:

;

,

где , - полная мощность соответственно путевых трансформаторов и местных элементов в расчете на одну стрелку при электротяге постоянного тока составляет: =23,4 Вт, =17,5 вар, =2,8 Вт, =8,6 вар; [3] ).

Таким образом: В×А;

                                 В×А.

На основании полученных данных мощности рельсовых цепей рассчитывается требуемое число местных  и путевых преобразователей:

;

,

где , - расчетные мощности соответственно путевого и местного преобразователей (составляют: -300 В×А, -290 В×А [3]; некоторый запас мощности резервируется для увеличения нагрузки при понижении сопротивления балласта сверх нормы).

Таким образом:    ;  .

В соответствии с числом преобразователей определяется число панелей. На участках с электротягой постоянного тока одна панель устанавливается лишь в том случае, когда требуемое число путевых преобразователей не превышает четырех. Так как расчетное число путевых преобразователей , то  устанавливаем две панели, причем нагрузка их в этом случае будет определяться с учетом использования всех преобразователей обеих панелей.

 

9 Структурная схема  ЭПУ

 

Индивидуальное  задание

Расчет трансформатора импульсного блока питания

Работа импульсного блока питания во многом зависит от того, насколько точно выполнен расчет трансформатора. Даже малейшее отличие его параметров от оптимальных для конкретного источника может привести к снижению КПД и ухудшению характеристик.

Прежде всего необходимо рассчитать (в ватах) используемую мощность трансформатора Рисп=1,3Рн (Рн - мощность потребляемая нагрузкой). Далее, задавшись габаритной мощностью Ргаб, которая должна удовлетворять условию Ргаб³Рисп, следует подобрать подходящий торроидальный ферритовый магнитопровод. Его параметры связаны с Ргаб, следующими соотношениями:

, Вт, где

f – частота преобразования напряжения, Гц

- площадь сечения магнитопровода, см² ( D,d внешний и внутренний диаметры, h высота кольца, все в см);

- площадь окна магнитопровода, см²;

 - Максимальное значение индукции, Тл, которое зависит от марки  феррита и может быть определено  по справочнику.

После этого, задавшись напряжением  на первичной обмотке трансформатора , находят число витков:

Получения значения W₁ необходимо округлить в большую сторону (во избежании насыщения магнитопровода)

Далее определяют максимальный ток ( в амперах) первичной обмотки:

, где

h- КПД преобразователя, обычно 0.8;

диаметр провода (в мм):

В заключении находят число витков выходной обмотки трансформатора:

и диаметр провода:

 

Литература

1. Электропитание устройств ЖАТС. Задание на курсовую работу с методическими указаниями. М.: ВЗИИЖТ, 1988.

 

2. Тюрморезов  В.Е. Источники электропитания  устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. 2-е изд. М.: Транспорт, 1978.

 

3. Дмитриев В.Р., Смирнова В.И. Электропитающие устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи.  Справочник. М.: Транспорт, 1983.

 

4. Михайлов. А.Ф., Частоедов Л.А. Электроснабжение  устройств автоматики и телемеханики  железнодорожного транспорта. М.: Транспорт, 1980.

 

5. Отраслевой  стандарт ОСТ 32.14-80. Электроприемники  предприятий железнодорожного транспорта. Категоричность в отношении обеспечения  надежности электроснабжения.

 

6. Методические  указания по проектированию устройств  автоматики, телемеханики и связи  на железнодорожном транспорте И-140-84” Питающая установка для ЭЦ крупных станций с панелями ПВ-ЭЦК, ПР-ЭЦК, ПСП-ЭЦК, ПСТ-ЭЦК, ПВП-ЭЦК,1Ш25-ЭЦК при безбатарейной системе питания. (Руководящие материалы ГТСС для проектных организаций МПС). Ленинград, 1984.

 

7. Коган Д.А., Эткин В.А.   Аппаратура электропитания железнодорожной автоматики. М.: Транспорт, 1987.