Рассмотрен комплекс вопросов, связанных с экономией электрической энергии во всех элементах технологической цепочки городского электрического транспорта: от источника питания до подвижного состава.
Монография предназначена для специалистов в области электрического транспорта и студентов направления подготовки «Энергетика и электротехника» в качестве дополнительного источника при формировании целостного взгляда на состояние дел и перспективы развития энергосбережения на транспорте с электрическим приводом.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ......................................................................................................................................... 7
Введение ............................................................................................................................................... 9
Глава 1. Электрический транспорт как сложный электротехнический комплекс ............. 13
1.1. Структура электроподвижного состава как объекта потребления
электрической энергии ........................................................................................................... 21
1.2. Электроподвижной состав как источник электрической энергии ....................................... 26
1.3. Источник энергии как фактор коррекции схемного решения электрических
цепей подвижного состава ...................................................................................................... 33
1.4. Анализ методов определения расхода энергии на движение
электротранспортного средства .............................................................................................. 37
1.4.1. Определение расхода электроэнергии на основе тяговых расчётов .............................. 43
1.4.2. Аналитический метод определения расходов электрической энергии ......................... 48
1.4.3. Эмпирические методы оценки расходов электрической энергии ................................. 50
1.4.4. Оценка методов расчёта расхода энергии поездами ....................................................... 52
1.5. Энергетический баланс и оценка энергии при электрическом торможении
электроподвижного состава .................................................................................................... 54
Библиографический список к главе 1 ............................................................................................ 71
Глава 2. Система электроснабжения как источник технологических потерь энергии ...... 75
2.1. Структура системы тягового электроснабжения как объекта технологических
потерь электроэнергии ............................................................................................................. 76
2.2. Определение схемного решения силовых цепей преобразовательных агрегатов
тяговых подстанций ................................................................................................................. 77
2.2.1. Анализ существующих систем тягового электроснабжения ........................................ 78
2.2.2. Анализ схем тяговых сетей по показателям технологического расхода
электроэнергии .................................................................................................................. 100
Библиографический список к главе 2 .......................................................................................... 113
Глава 3. Накопители энергии на транспорте ........................................................................... 115
3.1. Критерии использования накопительных устройств в электротранспортной системе ... 116
3.2. Электрохимические накопители энергии ............................................................................ 118
3.3. Механические накопители энергии ...................................................................................... 122
3.3.1. Пневмо- и гидроаккумуляторы ....................................................................................... 123
3.3.2. Инерционные механические накопители энергии ........................................................ 124
3.3.3. Электромеханические накопители энергии ................................................................... 127
3.3.4. Электрические накопители энергии ............................................................................... 128
3.3.4.1. Индуктивные накопители .......................................................................................... 128
3.3.4.2. Сверхпроводящие накопители .................................................................................. 129
3.3.4.3. Ёмкостные накопители энергии ................................................................................ 130
3.3.5. Теплоэлектрические и гибридные накопители энергии ............................................... 132
3.3.5.1. Теплоэлектрические накопители энергии ................................................................ 132
3.3.5.2. Гибридные виды накопителей .................................................................................. 133
3.3.6. Конденсаторы двойного электрического слоя и их использование
на транспорте .................................................................................................................... 134
Библиографический список к главе 3 .......................................................................................... 144
Глава 4. Применение накопителей энергии на транспорте ................................................... 149
4.1. Распределение и использование энергии электрического торможения ............................ 149
4.2. Рекуперативный режим с активным потребителем на участке контактной сети ............. 151
4.3. Анализ методов определения величины избыточной энергии .......................................... 154
4.3.1. Метод определения избыточной энергии рекуперации ................................................ 154
4.3.2. Метод определения среднеквадратичных нагрузок агрегатов тяговых
подстанций ........................................................................................................................ 158
4.3.3. Метод непрерывного исследования графика движения поездов ................................. 160
4.3.4. Метод непрерывного исследования графика движения поездов
с учётом влияния случайных факторов .......................................................................... 164
4.3.5. Оценка возможности проведения актов рекуперации на основе формулы
полной вероятности ......................................................................................................... 169
4.3.6. Определение вероятности рекупераций на основе принципа состояний ................... 170
4.4. Варианты использования энергии электрических торможений ........................................ 176
4.4.1. Передача избыточной энергии рекуперации через шины тяговой подстанции ......... 176
4.4.2. Автоматический пост секционирования ........................................................................ 177
4.4.3. Инвертирование энергии в первичную энергосистему ................................................ 179
4.5. Применение накопителей энергии в системе тягового электроснабжения ...................... 180
4.5.1. Выбор места размещения накопительного элемента .................................................... 181
4.5.2. Энергоёмкость накопительного элемента и вероятность двойных актов
торможения ........................................................................................................................ 185
4.5.3. Характер изменения пропускной способности линии и энергопотребления
при внедрении накопительного элемента ....................................................................... 188
4.5.4. Комбинированная схема накопительного элемента с автоматическим
постом секционирования ................................................................................................. 198
Библиографический список к главе 4 .......................................................................................... 201
Глава 5. Экономия энергии на подвижном составе ................................................................. 205
5.1. Структурные схемы транспортных средств с комбинированной
энергетической установкой ................................................................................................... 206
5.2. Определение мощности тягового двигателя транспортного средства .............................. 215
5.3. Расчёт параметров накопителей электрической энергии на транспорте .......................... 224
Библиографический список к главе 5 .......................................................................................... 234
Заключение ....................................................................................................................................... 235
Приложения ...................................................................................................................................... 237
Приложение 1. Данные результатов эксперимента ................................................................... 237
Приложение 2. Визуальное представление диалоговых окон программного комплекса ....... 248