Спестяване на електроенергия от електрически влакове, Статия в списание "Млад учен"
Категория: Инженерни науки
Библиографско описание:
Обща позиция
Само през 2015 г. българският железопътен транспорт е изразходвал над 60 милиарда kWh електроенергия за тягови и експлоатационни нужди. Един електрически влак с десет вагона със средна скорост 70–90 км/ч консумира приблизително 4000 kWh електроенергия. Това са много големи числа, така че трябва да се направят редица промени, за да се приложат ефективни мерки, които намаляват разходите за енергия.
Електричеството в електрическите влакове се използва за преодоляване на силите. Тези сили се делят на вътрешни и външни. Вътрешни - силите на взаимодействие между отделните вагони и локомотива (главния вагон), силите са сдвоени и равни по големина, съвпадащи по линията на действие и противоположни по посока. Външни - привличането на земята (теглото на влака), реакциите на релсите, влиянието на околната среда (въздуха) и т.н. Както знаете, само под въздействието на вътрешни сили центърът на тежестта на влака не може да промени позицията си, но се движи под въздействието на външни сили. Те включват теглителната сила - силата, приложена върху движещите се колела на влака по посока на движението и караща го да се движи. [1]
При движение на влак възникват сили, които възпрепятстват движението му - сили на триене, сили на взаимодействие между влака и коловоза, между влака и въздуха, както и сили на съпротивление при движението на влака по наклони. Сумата от тези сили е насочена срещу посоката на движение на влака и съвпада с нея само при стръмни спускания. Съпротивлението нараства рязко с увеличаване на скоростта. [2] Ако през миналия век тази скорост е била 200 км/ч, сега електрическите влакове могат да достигнат скорост над 400 км/ч. Например френскиПрез 2007 г. високоскоростният влак TGV успя да достигне скорост от 574,8 км/ч. Така че трябва по някакъв начин да преодолеете тези сили.
Обичайни начини за пестене на енергия
Един от най-важните начини за намаляване на разходите е осигуряването на добро техническо състояние на механичното и каросерийното оборудване на електрическите влакове. Колкото и модерни да са технологиите, този фактор винаги ще играе решаваща роля. Големи загуби могат да възникнат поради неправилно монтиране на двигателя, неправилно свързване на двигателя към тяговото задвижване, контакт с корпуса на скоростната кутия и др.
Регенеративното спиране също е традиционен начин за спестяване. [3] По-точно този метод не пести електроенергия, а връща част от нея обратно в мрежата. По време на движението на влака с нарастваща скорост запасът от кинетична енергия се увеличава. И когато електрическият влак се движи надолу, се появява потенциална енергия. На участъци от трасето, където е необходимо да се приложи спиране, за да не се превиши зададената скорост, се използва само част от кинетичната и потенциалната енергия, другата част се губи в спирачките. При влакове с регенеративно спиране тяговите двигатели се използват като генератор за спиране. Благодарение на това "излишната" енергия се преобразува в електрическа енергия и се връща в мрежата. [4]
Друг начин да спестите пари е да използвате тягови двигатели, предназначени за номинално напрежение от 1500 V, а не като предшествениците си за 375 V. Новият двигател е оборудван с компенсационна намотка, което позволява да се увеличи мощността му и да се използва в генераторен режим. Това означава, че в електрическите влакове, използвани от този двигател, е възможно да се внедри не само серийно и серийно-паралелновръзки на двигателя, но и въвеждането на регенеративен спирачен режим с максимална скорост до 25-28 км / ч. Всичко това позволява до 20% да се намали консумацията на електроенергия при работа.
Стив Джобс каза: „Започнете с малко…” Следователно не трябва да забравяме, че доста голяма част от електроенергията се изразходва за необходимите нужди на пътниците, като осветление и отопление. Тези разходи могат да бъдат намалени чрез замяна на конвенционалните електрически лампи с пружинен патрон с енергоспестяващи и съответно инсталиране на електронни термостати. Нека разгледаме по-отблизо пестенето на енергия с помощта на енергоспестяващи лампи.
Икономия на енергия сизползване на енергоспестяващи лампи
За да разберете кои лампи се използват най-добре в електрическите влакове, трябва да разгледате предимствата на всяка от тях.
Компактната флуоресцентна крушка се състои от стъклена тръба, спирално или y-образно извита, или същата крушка като лампа с нажежаема жичка, пълна с халоген и живачни пари. Между основата и тръбата се поставя стартер, който стартира електрическата крушка. Под въздействието на невидимо ултравиолетово лъчение, което се образува по време на нажежаването на живачни пари, започва да свети луминофор - вещество, което покрива стъклената повърхност отвътре.
В полза на ефективността на тези крушки говори тяхната мощност, която е 4-5 пъти по-малка от тази на обикновена лампа с нажежаема жичка, т.е. консумацията на електроенергия ще бъде 4-5 пъти по-ниска.
Недостатъците на този тип лампи са лошите показатели за устойчивост на влага и устойчивост на замръзване, висока чувствителност към внезапни скокове на напрежението, което води до тяхното мигане, както и дълго време за загряване.
Вторият вид лампи, които са енергоспестяващи, са LED лампите.
LED лампите се състоят от:
- Дифузьор
- Всъщност светодиоди
- Платката, на която са закрепени те (светодиодите).
- Светодиоди за охлаждане на радиатора
- Шофьори
- Вентилационни отвори за циркулация на въздуха
- цокъл
Ориз. 1. Компоненти на LED лампи
Предимствата на този тип лампи са:
– Наличие на стабилизиран източник на захранване за всеки LED източник на светлина, което осигурява светлинен поток без трептене и цветови разлики
– Възможност за разполагане с цялата цветова гама
– Икономичен в сравнение с луминесцентните лампи 2–3 пъти
– Без вредни вещества, т.е. безопасна работа и следователно лесно изхвърляне
– Широк температурен режим, което е много удобно при нашия климат
Недостатъците включват показатели като:
– Влошаване на ефективността при силно прегряване
– Насочена светлинна мощност, т.е. LED лампата свети насочено, в резултат на което страничното и задното пространство не са добре осветени
Електрическите влакове са едни от най-големите консуматори на електрическа енергия не само у нас, но и в целия свят, затова борбата за нейното спасяване е една от най-важните задачи. Използването на двата вида лампи ще спести значително електроенергия. Намаляването на разходите ще намали значително необходимия капацитет на електроцентралите, които използват енергийните ресурси на природата за производство на електроенергия, а те не са безкрайни. Освен екологичния фактор има и икономически, който е особено актуален в наше време.
- Цукало П. В. Енергоспестяване на електрически подвижен състав. —629.423.072.2 004.18. — М.: Транспорт, 1983. — 174 с.
2. Калинин В. К. Електрически локомотиви и електрически влакове. - М .: Транспорт, 1991. - 480 с.
- Faminsky GV Енергоспестяване в електрически влакове. - М .: Транспорт, 1970. - 88с.
- Яковлев ДВ Управление на електрически локомотив и неговата поддръжка. — М.: Транспорт, 1978. 297 с.