Назначение и классификация методов расчета.

Правильный выбор вида электрической тяги, проектирование электроснабжения дорог, эксплуатация действующих участков не­возможны без выполнения электрических расчетов.

Эти расчеты позволяют

· выбрать наиболее выгодный вид тяги,

· схемы питания,

· параметры всех устройств электроснабжения,

· определить наиболее экономичные режимы их работы в условиях эксплуатации,

· выбрать параметры устройств, облегчающих и делающих более экономич­ной работу системы электроснабжения (РПН на трансформаторах, УППК, УПРК и т. д.).

Электрические расчеты позволяют

· определять режимы напря­жения на токоприемниках электровозов и связанные с этими ре­жимами пропускную и провозную способности дорог,

· потери энер­гии в сетях внешнего и тягового электроснабжения, без которых невозможно оценить технико-экономическую целесообразность при­менения выбранных устройств,

· токи во всех элементах системы электроснабжения, которые влияют на термическую устой­чивость проводов, их изоляции.

Электрические расчеты необходимы для оценки работы системы электроснабжения в нормальных и вынужденных режимах. Под вынужденными режимами подразумевается работа системы элект­роснабжения при выпадании одного из звеньев этой системы (од­ной или нескольких подстанций, контактной подвески и т. д.).

В результате расчетов осуществляют выбор параметров устройств системы электроснабжения с тем, чтобы в нормальном режиме обеспечивались оптимальное качество электроэнергии на токопри­емниках электровозов, наименьшие потери энергии и напряжения в сетях, соответствующий резерв при увеличении нагрузок в тяго­вых сетях, работа оборудования в течение заданного срока служ­бы, соблюдение заданных размеров движения, поездов в нормаль­ных условиях, а в вынужденных режимах — соответствующие размеры перевозок.

Электрические методы расчёта позволяют определять следующие величины:

Средний ток нагрузки тяговых подстанций в течение заданно­го периода, который позволяет оценивать степень использования мощ­ности трансформаторов и преобразовательных агрегатов, устанавли­ваемых на тяговых подстанциях, определять величину нагрузки, соз­даваемой электрической тягой, на систему внешнего электроснаб­жения и т. д.

Среднеквадратичный (эффективный)  ток на­грузки тяговой подстанции, равный корню квадратному из средней арифметической величины квадратов мгновенных значений тока за данный период. По эффективному току нагрузки подстанции обычно выбирают число и мощность ее преобразовательных агрегатов.

Максимальный ток нагрузки тяговой подстанции или питающей линии для проверки соответствия перегрузочной способ­ности преобразовательных агрегатов тяговых подстанций и решения вопросов, связанных с защитой устройств электрической тяги от токов короткого замыкания.

Средняя потеря напряжения до токоприемника электровоза или электросекции за время хода по участку питания или по отдельному перегону, ограничивающему пропускную способ­ность участка.

Максимальная (пиковая) потеря напряжения до токоприемника должна соответствовать минимальному уровню напряжения на токоприемнике.

Среднее значение потери активной мощности в контактной и тяговой сети. При электрической тяге на пере­менном токе, кроме того, среднее значение потери реактивной мощ­ности в тяговой сети. Эти значения используют при определении наи­более выгодных параметров устройств электроснабжения (разме­щения подстанций и сечений проводов контактной сети), расхода элек­трической энергии, к. п. д. электрической тяги и т. д.

Для выполнения электрических расчетов в качестве исходных данных используют тяговую характеристику, т. е. зависимость то­ка, потребляемого одиночным электровозом, от длины пути. Тяго­вый расчет выполняют для одиночного электровоза в предположе­нии неизменного напряжения на его токоприемнике (25 кВ для. дорог переменного и 3 кВ для дорог постоянного тока) и при за­данном весе поезда. Такой тяговый расчет является приближенным методом расчета режима работы электровоза, так как в процессе его работы напряжение на токоприемнике не остается неизменным и существенно отклоняется от значения, принимаемого в расчете. Однако степень точности данного расчета оказывается достаточной для инженерных расчетов в проектной и эксплуатационной практике.

При наличии такого тягового расчета положение данного поез­да на пути однозначно определяет потребляемый им ток, завися­щий от веса поезда и профиля пути. В каждый данный момент вре­мени на участке электрифицированной железной дороги располага­ется определенное количество поездов, работающих каждый в своем режиме в зависимости от положения на участке. В последую­щие моменты времени поезда, перемещаясь по участку, потребля­ют другие токи, а часть поездов может выйти за пределы участка.

При определенном положении подстанций, питающих тяговую сеть участка, положение поездов относительно подстанций непре­рывно меняется. Расположение поездов в каждый данный момент времени с указанием их нагрузок называется  мгновенной схемой. Для оценки токов во всех звеньях системы электроснабжения за промежуток времени Т необходимо проанализировать непрерыв­ную последовательность (практически бесконечную) мгновенных схем, из которых составляется схема движения поездов за этот промежуток времени. Обычно при расчетах для сокращения объе­ма вычислений количество мгновенных схем, составляющих отре­зок времени Т, сокращают, а интервал между последовательными мгновенными схемами, составляющими этот отрезок времени, уве­личивают.

Следовательно, для расчетов средних, эффективных и макси­мальных электрических показателей системы электроснабжения, протекающих во времени, необходимо уметь рассчитывать после­довательные совокупности мгновенных схем. Задача у всех методов расчета этих показателей одна, но способы, точность и трудоем­кость различны.

 Методы электрических расчетов классифицируют следующим образом:

расчет по заданным (исполненным) графикам движения;

расчет по средним размерам движения;

вероятностные методы, учитывающие неравномерность движе­ния;

моделирование графика движения на ЭВМ.

Большинство методов расчета параметров системы электроснабжения основано на расчетах мгновенных схем.