Исследование эффективных накопителей энергии для троллейбуса

ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ НАКОПИТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ТРОЛЛЕЙБУСОВ 8
1.1 Проблемы энергосбережения в сфере городского электрического транспорта 8
1.2 Возможные направления модернизации транспортного средства, способствующие улучшению технико-экономических показателей 9
1.3 Проблема использования энергии рекуперации на городском электрическом транспорте 10
1.4 Способы и средства аккумулирования электрической энергии 12
1.5 Технические требования, предъявляемые к накопителям энергии, используемым на городском электрическом транспорте 14
1.6 Анализ современных накопителей энергии, используемых на транспортных средствах 15
1.6.1 Принцип работы и анализ конденсаторов двойного электрического слоя 16
1.6.2 Принцип работы и анализ аккумуляторных батарей 22
1.7 Внедрение накопителей энергии в тяговый электропривод троллейбусов 28
1.8 Выводы 33
2 ТЯГОВО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ТРОЛЛЕЙБУСА 34
2.1 Описание транспортного средства 34
2.2 Выбор электродвигателя 35
2.3 Построение механической характеристики 38
2.4 Построение тяговой характеристики 41
2.5 Построение пусковой диаграммы 42
2.6 Построение кривых движения 51
2.7 Определение емкости накопителя энергии 57
2.7.1 Расчет удельного расхода энергии на движение 57
2.7.2 Расчет накопителя энергии 58
2.7.3 Результаты расчета накопителей энергии 61
2.8 Выводы 63
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАЛЬНОСТИ АВТОНОМНОГО ХОДА ТРОЛЛЕЙБУСА МЕТОДОМ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ 65
3.1 Моделирование 65
3.2 Выводы 70
4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УСТАНОВКИ НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ НА ТРОЛЛЕЙБУС 71
4.1 Выводы 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 74

Весь текст будет доступен после покупки

Стратегическим направлением приоритетного развития многих областей промышленности и секторов экономики, в том числе и транспортной индустрии, в связи с общемировым ростом цен на энергоносители, становится проблема снижения потерь при преобразовании, распределении и потреблении энергии. Либерализация энергетического рынка России предполагает рост цен на энергоносители. Неизбежное повышение энергетической составляющей затрат в энергоёмких отраслях промышленности с темпами 6…8% в год потребует не только внедрения энергосберегающих технологий во все отрасли промышленности, но и разработки принципиально новых решений, направленных на повышение эффективности преобразования энергии.
Существенная доля в структуре пассажирооборота по видам транспорта общего пользования, по данным Федеральной службы государственной статистики, принадлежит городскому электрическому транспорту (ГЭТ) и составляет 8,9% [1]. Эффективное функционирование транспорта как базовой среды материального производства существенно влияет на темпы и ритмичность социально-экономического развития страны. Его устойчивое и эффективное функционирование является необходимым условием высоких темпов экономического роста, повышения качества жизни населения, рациональной интеграции России в мировую экономику.
В настоящее время энергетическая составляющая ГЭТ достигает 30…50% от общих затрат предприятий, поэтому вопрос, связанный со снижением энергопотребления путем создания высокотехнологичных образцов транспортных средств (ТС), является очень актуальным для ГЭТ в целом.

Весь текст будет доступен после покупки

Основной причиной убыточности предприятий, специализирующихся на пассажирских перевозках, является постоянное удорожание энергоносителей при большой энергоемкости ГЭТ. Поэтому внедрение энергосберегающих технологий приобретает особо важное значение. [18]
Характеристика графика потребления электроэнергии городским электрифицированным транспортом (метро, трамваи, троллейбусы) неравномерна. Потребление электроэнергии особенно значительно в периоды разгона, менее значительно в периоды равномерного движения и отсутствует при торможении. Вследствие этого тяговые подстанции (ТП) непрерывно испытывают значительные колебания нагрузки. Так, при пиковых нагрузках, возникающих при наложении пусковых токов нескольких тяговых средств, снижается напряжение на шинах ТП, что замедляет процессы пусков электрического транспорта и вследствие этого приводит к дополнительным потерям электроэнергии.
Одной из важнейших задач инженерных расчетов в настоящее время является повышение эксплуатационных показателей ГЭТ, которые способствуют:
? снижению затрат на обслуживание подвижного состава (ПС);
? повышению его надежности;
? появлению возможности существенного снижения расхода энергии в режиме тяги, не теряя при этом динамических показателей.


1.2 Возможные направления модернизации транспортного средства, способствующие улучшению технико-экономических показателей

Решение вышеуказанных задач требует рассмотрения ТС, в данном случае троллейбуса, как сложной технической системы, которую необходимо модернизировать по следующим направлениям, учитывая специфику ЭПС, его режимы работы, специфику профиля пути на маршруте следования, особенности контактной сети и возможные виды отказов на маршруте:
? тяговый электропривод;
? массогабаритные показатели;
? возможность рекуперативного торможения с отдачей энергии в контактную сеть либо накопительные устройства;
? простота ремонта и технического обслуживания.
Модернизация тягового электропривода заключается в:
? выборе современного тягового электродвигателя;
? выборе системы управления и логики управления применительно к данному тяговому электродвигателю;
? проектировании схемы, учитывающей возможные изменения условий эксплуатации отличных от номинальных;
? выборе и установке накопительных устройств на ПС, в целях экономии электроэнергии и обеспечения возможности автономного хода.
В настоящее время подавляющее большинство троллейбусов, эксплуатируемых городами Российской Федерации, значительно устарело как в части энергосбережения, так и в части надежности и эксплуатационных показателей. В частности, из 281 троллейбуса, находящегося на балансе в городе Новосибирске, 249 имеют срок службы более 10 лет [20]. В данной работе рассмотрена возможность модернизации ПС троллейбуса распространенной в городе Новосибирске модели TROLZA-5275.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Пассажирооборот по видам транспорта общего пользования [Электронный ресурс] / Режим доступа: https://rosstat.gov.ru/statistics/ transport – загл. с экрана.
2. Марквардт, К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог Текст.; учеб.для вузов ж.д. трансп. М.: Транспорт, 1982 - 528 с.
3. Розенфельд, В.Е. Электрические железные дороги Текст. / В.Е. Розенфельд, H.H. Сидоров, С.Е. Кузин, И.И. Власов. - М.: ТРАНСЖЕЛДОРИЗДАТ, 1957. 432 с.
4. Щуров, Н.И. Исследование энергетических показателей троллейбусов Текст. / Н.И. Щуров, В.И. Сопов, Ю.А. Прокушев, A.A. Штанг; Совершенствование технических средств электрического транспорта: Сб. научн. тр. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. - с.142 - 153.
5. Феоктистов, В.П. Анализ энергозатрат в перевозочном процессе на железнодорожном транспорте методом энергобаланса Текст.: В сб. обзорной информации Транспорт: наука, техника, управление. М.: ВИНИТИ 1992, № 10.-с. 23-26.
6. Современное тормозное оборудование Текст. Железные дороги мира 2003, №5-с. 44-48.
7. Зоне, С. Повышение эффективности электрического торможения Текст. Железные дороги мира 2003, №8 - с. 54 - 58.
8. Негиши, X. Аккумулирование энергии на железных дорогах Текст. Железные дороги мира 2003, №6 - с. 55 - 59.
9. Ефремов, И.С. Теория и расчет троллейбусов (электрическое оборудование). Текст.: в 2 ч. 4.1. / И.С. Ефремов, Г.В. Косарев: учеб.пособие для вузов. М. : Высшая школа. 1981. - 293 с.
10. Нормы и правила проектирования систем электроснабжения трамваев и троллейбусов Текст. М.: МЖКХ РСФСР, ОНТИ АКХ, 1983. - 56 с.
11. Сопов, В.И. Моделирование электротранспортных систем Текст. / В.И. Сопов, Н.И. Щуров. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005. - 189 с.
12. Пат. 2123215 Российская Федерация, Н 01 F 6/00, 36/00, Н 02 J 15/00. Магнитная катушка Богданова Текст. / Богданов И.Г. опубл. 10.12.98, Бюл. №34 - 5с. : ил.

Весь текст будет доступен после покупки