Trong tình huống như thế ñộ căng của dây ở các nhịp chiều dài khác nhau trong giới hạn của những ñoạn neo có thể ñược cân bằng, khi mà chiều dài ltd của một nhịp tương ñương nào ñó với ñ
Trang 1dây Hl = Hmax; các nhiệt ñộ ban ñầu t1 = tmin và phụ tải g1 = gn; ñối với chế ñộ khảo sát
tx= –50C; gx= gr, thông số cần tìm Hx = Hr
Bước tiếp theo – Xác ñịnh ñộ căng của dây ở chế ñộ gió cực ñại Các thông số của chế ñộ ban ñầu không thay ñổi Các thông số của chế ñộ gió cực ñại: tx = +50C; qx = gB Thông số tìm ñược Hx = HB
Hình 6–24 ðồ thị ñể giải phương trình trạng thái của dây
a ñộ căng lớn nhất của dây ở chế ñộ nhiệt ñộ nhỏ nhất
b ñộ căng lớn nhất của dây ở chế ñộ băng tuyết
H – ñộ căng của dây Hcp – ñộ căng cho phép của dây
t – nhiệt ñộ không khí Trên hình 6.24b chỉ ra kết quả giải phương trình trạng thái của dây cho trường hợp khi ñộ căng lớn nhất của dây xuất hiện ở chế ñộ băng tuyết Trong trường hợp này chế ñộ băng tuyết xuất phát với các thông số Ht = Hmax; tl = –50C; ql = qr
ðối với chế ñộ khảo sát qx = gn Cho các trị số Hx < Hmax với bước nào ñó, ta nhận ñược lời giải Hx(tx) ðối với ñiểm chế ñộ gió cần ñưa vào phương trình gx = gB; tx =
50C
Nếu dây dẫn ñược kẹp chặt cứng theo giới hạn mỗi nhịp thì sự thay ñổi ñiều kiện bên ngoài dẫn ñến sự thay ñổi ñộ căng và ñộ võng của dây trong mỗi nhịp theo quy luật ứng với phương trình trạng thái Thông thường treo dây ở những ñoạn neo thực hiện với các ñiểm di chuyển của nẹp (tính tới sự quay các giá chĩa, dầm chìa hoặc sự thay ñổi góc nghiêng chuỗi xứ cách ñiện) Trong tình huống như thế ñộ căng của dây ở các nhịp chiều dài khác nhau trong giới hạn của những ñoạn neo có thể ñược cân bằng, khi mà chiều dài ltd của một nhịp tương ñương nào ñó với ñiều kiện nhiệt ñộ bất kỳ và các phụ tải, ñộ căng của dây sẽ thay ñổi theo một quy luật như trong ñoạn neo với chiều dài thực
tế của các nhịp tạo thành, ta có:
ltd = a
m
i
l / 1
3
∑
= Trong ñó: li – chiều dài nhịp thứ i nằm trong ñoạn khảo sát có neo
la – chiều dài ñoạn có neo
Trang 2m – cố nhịp trong 1 ñoạn có neo 6.4.3 TÍNH TOÁN HỆ TREO MẮT XÍCH
Nhiệm vụ tính toán chính của hệ treo xích là xác ñịnh ñộ căng và võng của cáp mang Cáp mang chịu trọng lượng riêng, tải trọng bổ sung từ băng tuyết, và cả trọng lượng của dây tiếp xúc với các tải liên quan ñến chúng Các phụ tải từ dây tiếp xúc truyền ñến cáp mang phụ thuộc vào ñộ võng của dây tiếp xúc và ñộ kéo căng của chúng Trên hình 6.25a thể hiện sơ ñồ tác dụng tương hỗ của dây tiếp xúc và cáp mang khi ñộ võng dây tiếp xúc dương Gỉa thiết sơ ñồ phụ tải phân bố ñều gk từ trọng lượng của dây và gkK từ lực căng của dây K, tương ứng hệ treo tiếp xúc với số lượng lớn các dây treo trong một nhịp Tải ñược truyền từ dây tiếp xúc ñến cáp mang gkT = gk – gkK Tải gkK ñược xác ñịnh:
Trong ñó: f – ñộ võng của dây tiếp xúc, m
k – ñộ căng của dây tiếp xúc, kN
l – chiều dài nhịp, m
Hình 6– 25. Các sơ ñồ tác dụng qua lại của dây tiếp xúc
và cáp treo của hệ treo ñơn giản trong các chế ñộ khác nhau
a ñộ võng dương của dây tiếp xúc;
b chế ñộ không võng;
c ñộ võng âm của dây tiếp xúc;
Trang 3A,B– các ñiểm kẹp dây mang của hệ treo tiếp xúc;
l– chiều dài nhịp;
T– ñộ căng của cáp;
K– ñộ căng của dây tiếp xúc;
F– ñộ võng của cáp treo;
F0– ñộ võng của cáp mang ở chế ñộ không võng;
f– ñộ võng của dây tiếp xúc;
gk– phụ tải từ trọng lượng của dây tiếp xúc;
gkK– lực tác dụng tương hỗ giữa cáp mang và dây tiếp xúc;
y– tung ñộ ñộ võng của cáp mang trong mặt cắt ngang với hoành ñộ x
Trên hình 6.25b chế ñộ không võng của hệ treo mắt xích, sơ ñồ có sự tác dụng tương hỗ của dây tiếp xúc và cáp mang khi nhiệt ñộ môi trường giảm làm giảm chiều dài của cáp mang và giảm ñộ võng của nó ñến giá trị F0 Trong chế ñộ này trọng lượng dây tiếp xúc ñược truyền hoàn toàn cho cáp mang Khi nhiệt ñộ tiếp tục giảm và giảm chiều dải của cáp mang,sẽ xuất hiện ñộ võng âm của dây tiếp xúc (Hình6.25c) Lực kéo căng dây tiếp xúc tạo thành lực phân bố ñều và hướng xuống dưới Tải phân bố ñều gkK
ñồng thời hướng xuống dưới, còn cáp mang ngoài trọng lượng dây tiếp xúc và các dây tăng cường còn chịu tải gkK từ ñộ căng của dây tiếp xúc
gkT = gk + gkK
Trạng thái của cáp mang ñược biểu hiện bởi phương trình ñường võng Các phương án có thể của phương trình dầm võng phụ thuộc vào tính chất của mô hình hệ treo (mắt) xích lấy làm cơ sở tính toán Khảo sát mô hình với số lượng lớn các dây treo tiếp xúc chiếu toàn bộ nhịp từ ñiểm kẹp dây treo này ñến dây treo khác (Hình 6.25.a) Thành phần thẳng ñứng của lực căng V, kN, của cáp ở các ñiểm kẹp A và B ñược xác ñịnh:
VA = VB = gTXl/2 Trong ñó: gTX – thành phần thẳng ñứng của phụ tải hợp thành của cáp mang ở
chế ñộ tính toán, kN/m
Mô men uốn, kNm, trong mặt phẳng thẳng ñứng trong mặt cắt của cáp mang tính ñến khoảng cách x từ ñiểm A
Mx = VAx – gTXx2/2 = gTXlx/2 – gTXx2/2 = gTXx(l–x)/2 Tung ñộ y ñộ võng của cáp trong mặt cắt với hoành ñộ x liên quan với ñộ căng của cáp T như sau: y = Mx/T Sau khi ñặt Mx nhận ñược y = gTXx(l–x)/(2T), hoặc sau khi thay gTX = gx – gkK
y = (gx–gkK)x(l–x)/(2T) Trong ñó: gx– tải thẳng ñứng ñến cáp treo từ tất cả các dây của hệ treo mắt xích
Tính tới công thức 6–8 nhận ñược
y = (gx–8fK/l2)x(l–x)/(2T) Tại ñiểm giữa của nhịp,ñộ trùng của cáp y bằng ñộ võng của nó F
Trang 4F = gxl2/(8T) – fK/T (6.9)
Từ ñó ta nhận ñược công thức tính ñộ căng của cáp
Khi ñộ võng của dây tiếp xúc f = 0, ñộ căng của cáp ñược xác ñịnh
Trong ñó: g0– trọng lượng của dây dẫn, dây căng và cáp của hệ treo xích
F0– ñộ võng của cáp mang khi không chịu lực treo dây tiếp xúc
Từ những biểu thức nhận ñược ở trên thầy rằng tính toán cáp mang của hệ treo
xích giống như tính dây treo tự do nhưng với tải biến ñổi, trị số của nó phụ thuộc sự
thay ñổi nhiệt ñộ và ñược qui ước bởi tác dụng của ñộ căng dây tiếp xúc truyền qua các
dây căng ñến cáp mang
Khảo sát chế ñộ tính toán nào ñó trong ñó các thông số ñược ký hiệu x
ðộ võng của dây tiếp xúc fx liên quan ñến ñộ võng của cáp mang Fx bởi biểu thức:
Sử dụng công thức 6–9, 6–11 và 6–12,ta nhận ñược:
Fx = l2(gx+g0K/T0)/[8(Tx+K)],
Có thể ñặt dưới dạng:
Fx = l2gtdx/(8Zx) Trong ñó: gtdx– phụ tải tương ñương, kN/m;
Zx– ñộ căng tính ñổi, kN 6.4.4.TÍNH TOÁN ðÀN HỒI CỦA LƯỚI TIẾP XÚC
Khi ép cần tiếp ñiện lên dây tiếp xúc sẽ chuyển dịch dây theo chiều thẳng ñứng,
Quan hệ sự chuyển dịch của dây với lực gây nên sự chuyển dịch gọi là ñộ ñàn hồi λ của
mạng tiếp xúc Thức nguyên của ñộ ñàn hồi λ là mm/N, hay m/kN ðể bảo ñảm lấy ñiện
tin cậy,cần chắc chắn không chỉ chiều cao giống nhau của dây tiếp xúc so với mặt
ñường trong phạm vi chiều dải của nhịp, mà còn cố ñịnh ñộ ñàn hồi
Trên hình 6.26 là sơ ñồ biến ñổi vị trí của dây hệ treo ñơn giản khi kẹp chặt các
ñầu dây A và B trên các trụ ñỡ và ép cần tiếp ñiện lên dây với lực P ở ñiểm với toạ ñộ x
Dưới tác dụng của lực ép, thành phần thẳng ñứng của phản lực ở ñiểm kẹp dây giảm
xuống Chúng ta xét ñoạn dây AB: Sau khi chuyển dịch ñiểm B ñến chiều cao ∆h và
giảm thành phần thẳng ñứng của phần lực trụ ở ñiểm A ñến ∆Q = P(l–x)/l dây giữ
nguyên trạng thái cân bằng Như vậy, tổng sự thay ñổi mômen lực tương ứng ñiểm tác
dụng của lực ép cần tiếp ñiện bằng 0 và ∆Qx = K∆h Dưới dạng khai triển ta có P(l–x)x/l = K∆h, từ ñó ta nhận ñược biểu thức cho ñộ ñàn hồi:
Từ biểu thức 6.14 thấy rằng tính ñàn hồi λ của hệ treo ñơn giản tại các ñiểm kẹp
dây tiếp xúc bằng không và thay ñổi trong khoảng dài của nhịp và là ñiểm không chấp
nhận cho việc tiếp nhận ñiện năng
Trang 5Các chỉ tiêu ñàn hồi tốt là hệ treo mắt xích Tính toán ñộ ñàn hồi ñược tiến hành tính tới tác dụng tương hỗ của cáp mang và dây tiếp xúc Tính chất tác dụng qua lại thay ñổi theo chiều dài của nhịp và vì thế việc tính toán tiến hành theo các công thức khác nhau ñối với 3 vùng trong một nhịp Như ñối với hệ treo lò xo ñơn người ta chia vùng I tại nút lò xo, vùng II từ vùng cuối vùng I ñến ñiểm cuốn vùng III (Hình6.27)
Có thể áp dụng các công thức sau ñây cho hệ treo xích:
ðối với vùng III ñộ ñàn hồi, m/kN:
λIII = x(l–x)/(l(T+K)) + x0T(c–x0)/(cK(T+K)) Trong ñó: x– khoảng cách từ ñiểm kẹp A ñến ñiếp ñiện,m
x0– khoảng cách từ dây căng gần nhất ñến cần tiếp ñiện,m T,K– Các lực căng tương ứng của cáp và dây tiếp xúc, kN c– Khoảng cách giữa các dây căng, m
– Trong vùng I dưới cáp lò xo tính ñàn hồi ñược xác ñịnh:
λI = [2(T–HP)γ/d + 2(K+HP)/l]–1 Trong ñó: HP– ñộ căng của cáp lò xo, kN
γ– Hệ số ñược xác ñịnh theo biểu thức
γ = 0,6 (d/e)(K/T), Trong ñó: d– khoảng cách từ cột ñến ñiểm kẹp cáp lò xo,m
e– khoảng cách từ cột ñến dây căng ñơn giản gần nhất, m (xem hình 6.27)
– ðộ ñàn hồi trong vùng II
λII = [e(L–e)]/{l[T+K–(K+HP)β]}
Trong ñó: β = (d/e)(1–0,05d) khi là hệ dây căng ñơn giản β=0
Hình 6–26. Sơ ñồ ñể tính ñộ ñàn hồi của lưới tiếp xúc A,B– Các ñiểm kẹp của hệ tiếp xúc;
l– chiều dài của nhịp;
∆h– sự thay ñổi chiều cao của dây khi ép cần tiếp ñiện lên dây tiếp xúc với lực P;
K,Q– thành phần nằm ngang và thẳng ñứng của lực ép T;
x– hoành ñộ của ñiểm B ép cần tiếp ñiện
Trang 6Hình 6–27 Các vùng tính toán (I–III) ñộ ñàn hồi trong 1 nhịp của hệ treo mắt xích
l – chiều dài của nhịp;
P – lực của cần tiếp ñiện;
c – nhịp gồm các dây treo;
d, e– khoảng cách từ trụ tương ứng ñến ñiểm kẹp cáp lò xo và ñến dây treo ñơn giản gần nhất;
x,x0– các toạ ñộ tính toán
6.4.5 TÍNH TOÁN CHỊU GIÓ BÃO CỦA HỆ THỐNG DÂY TIẾP XÚC
Hệ treo tiếp xúc ñược coi là chịu ñược gió bão nếu ñộ lệch dây tiếp xúc b trong mặt phẳng nằm ngang không vượt quá trị số cho phép bcp(Hình6.23) Tiến hành kiểm tra trong các chế ñộ băng tuyết và giá trị cực ñại Tương tự công thức (5–1) ñối với ñộ nghiêng của dây hoặc là cáp kẹp chặt tại 2 ñầu:
b = px2/(2H) Trong ñó: b – ñộ lệch của dây tại ñiểm với hoành ñộ x, m;
p – Phụ tải gió, kN/m;
H – ðộ căng của dây hoặc cáp, kN;
Nếu dây tiếp xúc treo không có ziczắc và ñộ căng K,kN, thì ñộ lệch lớn nhất
bmax dưới tác dụng của gió nó nhận ñược ở giữa nhịp tức khi x =l/2
bmax = pl2/(8K) Khi treo dây tiếp xúc với ziczắc tại mỗi cột trị số a,m tại một ñiểm của nhịp với toạ ñộ x ñộ lệch của dây tiếp xúc sẽ là:
bkx = px(l–x)/(2K) + a(l–2x)/l
ðộ lệch lớn nhất tại 1 ñiểm của nhịp với hoành ñộ
x= l/2 – 2aK/(pl) Giá trị ñộ lệch ñược xác ñịnh:
bmax= pl2/(8K) + 2a2K/(pl2) (6.16) Nếu viết phương trình 6–15 và 6–16 ứng với chiều dài nhịp l và thay giá trị bmax
bằng trị số ñộ lệch giới hạn cho phép bcp thì ta nhận ñược công thức ñể xác ñịnh chiều dài cực ñại của nhịp ñối với các ñiều kiện ñã cho
Trang 7Khi ñặt hệ treo tiếp xúc trên ñoạn ñường cong cới bán kính R,m khi ñiều kiện ziczắc như a,m, trên các trục trung gian ñộ lệch sẽ là:
Dấu “+” sử dụng khi chiều của gió từ trung tâm, còn dấu “–” khi chiều của gió ñến trung tâm ñoạn cong khảo sát
Câu hỏi ôn tập ,kiểm tra ñánh giá chương 6
1/ Phân loại các mạng dây tiếp xúc
2/Các phần tử trong lưới dây tiếp xúc
3/Tổng quát về tính toán hệ dây treo
4/Phương trình ñộ võng của dây dẫn
5/Tính toán hệ treo mắt xích
Trang 8TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Осноы электрическово транспора М.А Слепцова Академа
Москва 2006
[2] Электроснaбжение электрическово транспора
М.А Слепцова ,T.И.Савина.Москва ,Изд-во МЭИ, 2001
[3] Κонτроль, управление и диагносτика сисτем
τягового электроснaбжение на oсновe элеменτов
вычислительной τехники.Л.И.Рубанова.Иркуτсτ 2006
[4] Turan Gonen Electric Power Transmission System Engineering New York, 1998
[5] Осноы электрической тяги Е.В.Чеботарев Госудaрственное
энергeтическоe издатеьльство, Москва ,Ленинграт 1973
[6] BẠCH VỌNG HÀ
Bài giảng: Truyền ñộng ñiện trên ñầu máy
Trường ðại học Giao thông, 2005
[7] ðÀM QUỐC TRỤ, LÊ MẠNH VIỆT
Các giải pháp khoa học và công nghệ trong cung cấp ñiện giao thông ñường sắt Tạp chí Giao thông Vận tải, 5/2008
[8] LÊ MẠNH VIỆT
Nghiên cứu mô phỏng hệ thống cung cấp ñiện giao thông ñường sắt
Tạpchí khoa học Giao thông Vận tải, 6/2008 [9] LÊ MẠNH VIỆT,NGUYỄN TUẤN PHƯỜNG
Nghiên cứu công nghệ cung cấp ñiện cho giao thông ñường sắt cao tốc và ñô thị Tạp chí khoa học Giao thông Vận tải, 11/2008
Trang 9MỤC LỤC
* Thông tin về các tác giả 2
* Phạm vi và ñối tượng sử dụng giáo trình 3
* Tra cứu theo từ khoá 3
* LỜI NÓI ðẦU 6
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CHO GIAO THÔNG ðIỆN - 1.1 Sơ lược về giao thông ñiện 7- 1.2 Các dạng giao thông ñiện 9
Câu hỏi ôn tập ,kiểm tra ñánh giá chương 1 13-
Chương 2: HỆ THÔNG CUNG CẤP ðIỆN CHO GIAO THÔNG ðƯƠNG SẮT -
2.1 Tổng quan về hệ thống cung cấp ñiện cho giao thông ñường sắt 14- 2.2 Sơ ñồ tổng thể cung cấp ñiện 16- 2.3 Các sơ ñồ cung cấp ñiện phía ngoài 17- 2.4 Các sơ ñồ cung cấp ñiện phía trong cho giao thông ñiện dòng ñiện một chiều - 2.4.1 Sơ ñồ cấu trúc trạm ñiện kéo 1 chiều 21- 2.4.2 Các sơ ñồ mạng ñiện kéo 2 dây 22- 2.5 Các sơ ñồ cung cấp ñiện phía trong cho giao thông ñiện dòng ñiện xoay chiều 24- 2.5.1 Các sơ ñồ trạm ñiện kéo 24- 2.5.2 Các sơ ñồ mạng ñiện kéo 27- 2.6 ðộ tin cậy các kết cấu hệ thống cung cấp ñiện 29- 2.6.1 Những yêu cầu chung về ñộ tin cậy của hệ thống cung cấp ñiện 29- 2.6.2 Những nguyên tắc dự trữ các phần tử của hệ thống cung cấp ñiện 29- Câu hỏi ôn tập ,kiểm tra ñánh giá chương 2 30- Chương 3 TRẠM ðIỆN KÉO (TðK) -
3.1 Phân loại và các sơ ñồ cấu trúc TðK 31- 3.1.1 Phân loại TðK 31- 3.1.2 TðK dòng 1 chiều 3,3 kV trên ñường sắt, ñường chung chuyển ñiện áp 110 kV, 220 kV 31- 3.1.3 Sơ ñồ cấu trúc TðK dòng xoay chiều trên ñường sắt chạy ñiện 33- 3.1.4 Sơ ñồ cung cấp ñiện xoay chiều 15 kv tần số thấp 16 2/3 Hz 27 34-
3.1.5 Khảo sát sơ ñồ cấu trúc ñoạn ñường sắt hệ thống dòng ñiện 1 chiều,
3.1.6 Sơ ñồ cung cấp ñiện cho giao thông ñiện ñường sắt xoay chiều 27,5 kV 38-
3.1.7 Sơ ñồ cấu trúc của TðK dùng cho xe ñiện ngầm(metro) 40-
3.1.8 Sơ ñồ cấu trúc TðK tàu ñiện bánh sắt và xe ñiện bánh hơi 43-
Trang 103.2 Ngắn mạch trong hệ thống 3 pha dịng điện xoay chiều 46- 3.2.1 Cac dang ngắn mạch trong lưới điện 46 3.2.2 Ngắn mạch 1 pha trong hệ thống với trung tính tiếp đất 46- 3.2.3 Ngắn mạch 1 pha tiếp đất trong lưới trung tính cách ly 48- 3.2.4 Ngắn mạch 2 pha trong lưới điện với trung tính tiếp đất và cách ly 49- 3.2.5 Ngắn mạch 3 pha trong lưới điện với trung tính tiếp đất và cách ly 51-
3.2.6 Các phương pháp tính tốn dịng điện ngắn mạch 52- 3.3 Tác động điện động của dịng điện ngắn mạch 63- 3.4 Tác dụng nhiệt của dịng điện ngắn mạch 67-
4.3 Cỏc mỏy biến ỏp trạm điện kộo dũng điện xoay chiều 79 4.4 Cỏc bộ biến đổi của trạm điện kộo dũng điện 1 chiều 80
5.1 Vật liệu sử dụng trong mạng điện kéo và các đặc tính điện và cơ của chúng -94 5.2 Các đại lượng điện đặc trưng sự làm việc của các hệ thống cung cấp điện -
5.2.3 Tính đối xứng của 3 pha và các sĩng hài lưới điện 103- 5.3 Các phương pháp tính tốn mạng điện kéo 106- 5.3.1 Tổng quan chung về các phương pháp 106- 5.3.2 Tính tốn cung cấp điện keĩ trên cở sở lịch chạy tàu 106- 5.3.3 Xây dựng các đường cong dịng điện tiêu thụ bởi đồn tàu
5.3.4 Phương pháp phụ tải dịng phân bố đều 110-
5.4.3 Mạng điện kéo dịng điện xoay chiều 125-
