Energetická účinnost elektrické trakce

Transkript

1 Energetická účinnost elektrické trakce Energetická účinnost v dopravě je podle [Jansa, 976] poměr vykonané trakční práce k vynaložené energii získané od nositele energie a přivedené do hnacího vozidla. Zde se napočítají energie vynaložené na dobývání, úpravu, zušlechťování a přepravu nositele energie. Trakční proudová soustava má jen malý vliv na celkovou energetickou účinnost vozby, viz obrázek Obr. E. a, b). Pro tuto účinnost jsou rozhodující účinnosti při výrobě energie a účinnosti při její přeměně na mechanickou práci. Celková energetická účinnost η C řetězce přeměn a přenosu energie Celková energetická účinnost η C řetězce přeměn a přenosu energie v počtu n a dílčími účinnostmi η i se vypočte podle vztahu: An A A ηc = = K A n n = = ηn A A n ηn Na obrázku Obr. E. a je rámcová účinnost elektrické vozby se stejnosměrným napájecím systémem kv DC. Na obrázku Obr. E. b je rámcová účinnost elektrické vozby se střídavým napájecím systémem 5 kv AC, 50 Hz. Uvedené hodnoty platí pro stejné výkonové zařízení hnacích vozidel obou napájecích soustav.ppro porovnání je na obrázku Obr. E. uveden diagram účinnosti hnacího vozidla motorové vozby s elektrickým DC-DC přenosem výkonu (podle [Mizerovský, 980].

2 Příkon na hřídeli generátoru 00,0 % GS 96,5 %,5 % ztráty v generátoru 6 kv/0 kv 94,4 %,5 % ztráty transformátoru 84,7 % 0 kv/4 kv 0 % ztráty ve vedední 0 kv 8, % % ztráty v transformátorech měnírny 80,6 % % ztráty v usměrňovači 7,6 % 0 % ztráty v trakčním vedení 65, % 0 % ztráty v v hnacím vozidle Trakční výkon na obvodu kol HV a)

3 b) Obr. E.: ámcová účinnost elektrické vozby. a) kv DC, b) 5 kv AC, 50 Hz

4 Výkon na hřídeli SM 00 % 98 % 95 % 94 % 9 % 90 % 8 % 74 %, % ventilátory TM,5 % ventilátory chlazení SM,5 % budič TD,0 % nabíjecí dynamo, % kompresor 8,0 % ztráty v TD,0 % ztráty v TM a převodech Trakční výkon na obvodu kol HV Obr. E.: Diagram účinnosti hnacího vozidla motorové vozby s elektrickým DC-DC přenosem. Ztráty při regulaci rozjezdu HV DC napájecího systému s stupňovou odporovou regulací Základním principem spouštění komutátorových motorů je postupné zvyšování jejich svorkového napětí a to buď předřadným odporníkem, nebo změnou napětí zdroje. Takovýto spouštěcí proces je typický pro stupňovou odporovou regulaci HV při rozjezdu tohoto vozidla. Při odporovém spouštění vznikají energetické ztráty ve spouštěcích odpornících, kdy se elektrická energie mění na teplo. Pro určení těchto ztrát budeme předpokládat rozjezd s konstantní velikostí rozjezdového proudu až do rozjezdové rychlostí. Tou je rychlost dosažení hospodárného stupně regulace. Konstantní hodnotě proudu odpovídá konstantní hodnota tažné síly a tomu i konstantní hodnota zrychlení a konstantní nárůst rychlosti v čase. V nejjednodušším případě, při jednostupňovém spouštění, je možno ztráty vyjádřit podle obrázku Obr. E.4a vztahem: A Z = P t [Ws] kde:

5 P [W] příkon trakčních motorů η [] účinnost motorů a přenosu výkonu t [s] doba rozjezdu = doba odporového spouštění Další možností regulace je možnost skokově měnit napájecí napětí u hnacích vozidel se sudým počtem trakčních motorů, kdy je možno měnit vzájemné zapojení těchto motorů. Princip skupinového spouštění a jeho vliv na ztráty jsou na obrázku Obr. E.4a) c). Počet Zapojení Zobrazení A Z [Ws] η rozj [] stupňů rozjezdu P t η 4 P t η η 6 P t η η ( η P ) P t η + η η P ( η + kde:

6 η P [] účinnost plynulé regulace výkonu

7 KOMISE EVOPSKÝCH SPOLEČENSTVÍ: ozhodnutí komise ze dne 0. května 00 o technické specifikaci pro interoperabilitu subsystému Kolejová vozidla transevropského vysokorychlostního železničního systému. (00/75/ES). Úř. věst. L 45, , s. 40 ČSN EN 5049 (4 558) Drážní zařízení Pevná drážní zařízení Elektrická trakce Profilový trolejový vodič z mědi a slitin mědi. Únor 008 Lanáková, G., Šindler, D.: Napájanie elekrických dráh. Bratislava. Alfa Jansa, F.: Elektrická trakční zařízení. Bratislava. Alfa. 988.