Автор: Колесник Илья Олегович

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №21 (125) ноябрь-1 2016 г.

Дата публикации: 29.10.2016

Статья просмотрена: 199 раз

Библиографическое описание:

Колесник И. О. Экономия электроэнергии электропоездов // Молодой ученый. — 2016. — №21. — С. 159-161.



Общее положение

Железнодорожный транспорт России на тягу поездов и эксплуатационные нужды только за 2015 год израсходовал более 60 млрд кВт·ч электроэнергии. Один десятивагонный электропоезд при средней скорости 70–90 км/ч расходует примерно 4 тыс. кВт·ч электроэнергии. Это очень большие цифры, поэтому необходимо внести ряд изменений, направленных на применение эффективных мер, сокращающих энергозатраты.

Электроэнергия в электропоездах расходуется на преодоление сил. Эти силы делятся на внутренние и внешние. Внутренние — силы взаимодействия между отдельными вагонами и локомотивом (головным вагоном), силы парные и равные по величине, совпадающие по линии действия и противоположные по направлению. Внешние — притяжение земли (вес поезда), реакции рельсов, воздействие среды (воздуха) и т. д. Как известно, только под действием внутренних сил центр тяжести поезда не может изменить своего положения, а перемещается он под действием внешних сил. К таковым и относится сила тяги — сила, приложенная к движущимся колёсам поезда в направлении движения и вызывающая его перемещение. [1]

При движении поезда возникают силы, препятствующие его движению, — силы трения, силы взаимодействия между составом и путём, между составом и воздушной средой, а также силы сопротивления движению поезда на уклонах. Суммарная этих сил направлена против направления движения поезда и только на крутых спусках совпадает с ним. Сопротивление резко возрастает с увеличение скорости. [2] Если в прошлом столетии эта скорость была 200 км/ч, то сейчас электропоезда способны развить скорость более 400 км/ч. К примеру, французский скоростной электропоезд TGV ещё в 2007 сумел развить скорость 574,8 км/ч. А значит нужно какими-либо способами преодолеть эти силы.

Общепринятые способы экономии электроэнергии

Одним из важнейших способов уменьшений затрат является обеспечение хорошего технического состояния механического и кузовного оборудования электропоездов. Какими бы современными технологии не были, этот фактор всегда будет играть важнейшую роль. Большие потери могут происходить из-за неправильной посадки двигателя, неверного соединения двигателя с тяговым приводом, касания корпуса редуктора и т. д.

Также традиционным способом экономии является рекуперативное торможение. [3] Точнее сказать, при этом методе происходит не экономия электроэнергии, а возвращение её части обратно в сеть. Во время движения поезда с увеличением скорости растет запас кинетической энергии. А при движении электропоезда под уклон, появляется потенциальная энергия. На участках пути, где приходится применять подтормаживание, чтобы не превысить установленную скорость, используется только часть кинетической и потенциальной энергии, другая часть теряется в тормозах. На поездах с рекуперативным торможением для подтормаживания используют тяговые двигатели в качестве генератора. За счет этого «лишняя» энергия переводится в электрическую и возвращается в сеть. [4]

Еще одним способом экономии является использование тяговых двигателей, рассчитанных на номинальное напряжение 1500 В, а не как его предшественники на 375 В. Новый двигатель оборудован компенсационной обмоткой, что позволило поднять его мощность и использовать в генераторном режиме работы. Это означает, что в электропоездах, используемых этот двигатель, возможна реализация не только последовательного и последовательно-параллельного соединения двигателей, но и введение режима рекуперативного торможения с максимальной скорости до 25–28 км/ч. Всё это позволяет до 20 % снизить в эксплуатации расход электроэнергии.

Стив Джобс говорил: «Начинайте с малого…» Поэтому не нужно забывать, что достаточно большая часть электроэнергии расходуется на необходимые нужды пассажиров, такие как освещение и отопление. Снизить эти расходы можно путём замены обычных электрических ламп с пружинящим патроном на энергосберегающие и установки электронных терморегуляторов соответственно. Рассмотрим поподробнее экономию электроэнергии с помощью энергосберегающих ламп.

Экономия электроэнергии спомощью энергосберегающих ламп

Для того чтобы узнать, какие лампы лучше всего использовать в электропоездах, нужно рассмотреть плюсы каждых.

– Люминесцентные лампы.

Компактная люминесцентная лампочка состоит из стеклянной трубки, спиралеобразно или у-образно изогнутой, или такой же колбы, как и у лампы накаливания, заполненной галогеном и парами ртути. Между цоколем и трубкой размещается стартер, который запускает работу лампочки. Под действием невидимого ультрафиолетового излучения, образующегося при накаливании паров ртути, начинает светиться люминофор — вещество, которое покрывает изнутри стеклянную поверхность.

В пользу экономичности этих лампочек говорит их мощность, которая в 4–5 раз меньше, чем у обычной лампы накаливания, т. е. потребление электроэнергии будет в 4–5 раз ниже.

Минусами данного вида ламп являются плохие показатели влагоустойчивости и морозостойкости, высокая чувствительность к резким скачкам напряжений, что приводит к их миганию, а также длительное время разогрева.

– Светодиодные лампы.

Вторым видом ламп, которые относятся к энергосберегающим, являются светодиодные лампы.

Светодиодные лампы состоят из:

  1. Рассеивателя
  2. Собственно светодиодов
  3. Платы, на которую они (светодиоды) крепятся
  4. Радиатора, охлаждающего светодиоды
  5. Драйвера
  6. Вентиляционных отверстий, предназначенных для циркуляции воздуха
  7. Цоколя

C:\Users\Илья\Desktop\energolampa6.jpg

Рис. 1. Составные части светодиодных ламп

Плюсами данного вида ламп являются:

– Наличие у каждого светодиодного источника света стабилизированного источника питания, благодаря чему обеспечивается световой поток без мерцаний и цветовых перепадов

– Возможность иметь весь спектр цветов

– Экономичность по сравнению с люминесцентными лампами в 2–3 раза

– Отсутствие вредных веществ, т. е. безопасная эксплуатация и, соответственно, лёгкая утилизация

– Широкий температурный режим, что очень удобно с нашим климатом

К минусам можно отнести такие показатели, как:

– Большие габариты

– Ухудшение эффективности при сильном перегревании

– Направленный световой поток, т. е. светодиодная лампа светит направленно, в результате чего пространство сбоку и сзади освещается недостаточно хорошо

Электропоезда являются одним из крупнейших потребителей электрической энергии не только в нашей стране, но и во всём мире, поэтому борьба за её экономию — одна из важнейших задач. Использование обоих видов ламп позволит существенно сэкономить электроэнергию. Снижение затрат значительно снизит необходимую мощность электрических станций, которые для выработки электроэнергии используют энергоресурсы природы, а они не бесконечны. Кроме экологического фактора присутствует и экономический, который особенно актуален в наше время.

Литература:

  1. Цукало П. В. Экономия Электроэнергии на электроподвижном составе. — 629.423.072.2 004.18. — М.: Транспорт, 1983. — 174 с.

2. Калинин В. К. Электровозы и электропоезда. — М.: Транспорт, 1991.—480 с.

  1. Фаминский Г. В. Экономия электроэнергии в электропоездах. — М.: Транспорт, 1970. — 88с.
  2. Яковлев Д. В. Управление электровозом и его обслуживание. — М.: Транспорт, 1978. 297 с.
Основные термины (генерируются автоматически): кВт·ч электроэнергии, Экономия электроэнергии, Светодиодные лампы, силы взаимодействия, движения поезда, лампы накаливания, Экономия электроэнергии спомощью, способы экономии электроэнергии, поподробнее экономию электроэнергии, эксплуатации расход электроэнергии, способом экономии, большая часть электроэнергии, экономия электроэнергии, сопротивления движению поезда, направления движения поезда, центр тяжести поезда, выработки электроэнергии, обычной лампы накаливания, действием внешних сил, действием внутренних сил.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос