какое напряжение подается на трамвай
Как получает питание городской и междугородний электрический транспорт
Городской и междугородний электротранспорт стали для современного человека привычными атрибутами его повседневной жизни. Мы давно уже не задумываемся о том, как этот транспорт получает питание. Все знают, что автомобили заправляют бензином, педали велосипедов крутят ногами велосипедисты. Но как же питаются электрические виды пассажирского транспорта: трамваи, троллейбусы, монорельсовые поезда, метро, электропоезда, электровозы? Откуда и как подается к ним движущая энергия? Давайте поговорим об этом.
В былые времена каждое новое трамвайное хозяйство было вынуждено иметь собственную электростанцию, поскольку электрические сети общего пользования еще не были в достаточной степени развиты. В 21 веке энергия для контактной сети трамваев подается от сетей общего назначения.
Питание осуществляется постоянным током относительно невысокого напряжения (550 В), которое было бы просто не выгодно передавать на значительные расстояния. По этой причине вблизи трамвайных линий размещены тяговые подстанции, на которых переменный ток из сети высокого напряжения преобразуется в постоянный ток (с напряжением 600 В) для контактной сети трамвая. В городах, где ходят и трамваи и троллейбусы, данные виды транспорта обычно имеют общее энергохозяйство.
На территории бывшего Советского Союза представлены две схемы электроснабжения контактных сетей для трамваев и троллейбусов: централизованная и децентрализованная. Централизованная появилась первой. В ней крупные тяговые подстанции, оснащенные несколькими преобразовательными агрегатами, обслуживали все прилегающие к ним линии, или линии, находящиеся на расстоянии до 2 километров от них. Подстанции данного типа располагаются сегодня в районах высокой плотности трамвайных (троллейбусных) маршрутов.
Децентрализованная система начала формироваться после 60-х годов, когда стали появляться вылетные линии трамваев, троллейбусов, метро, как то из центра города вдоль шоссе, в отдаленный район города и т. п.
Здесь на каждые 1-2 километра линии установлены тяговые подстанции малой мощности с одним или двумя преобразовательными агрегатами, способные питать максимум два участка линии, причем каждый участок на конце может подпитываться соседней подстанцией.
Так потери энергии оказываются меньше, ибо фидерные участки выходят короче. К тому же если на одной из подстанций случится авария, участок линии все равно останется под напряжением от соседней подстанции.
У троллейбуса контактная сеть разделена секционными изоляторами на изолированные друг от друга сегменты, каждый из которых присоединен к тяговой подстанции при помощи фидерных линий (воздушных или подземных). Это легко позволяет производить избирательное отключение отдельных секций для ремонта в случае их повреждения. Если неисправность случится с питающим кабелем, возможна установка перемычек на изоляторы, чтобы запитать пострадавшую секцию от соседней (но это нештатный режим, связанный с риском перегрузки фидера).
Тяговая подстанция понижает переменный ток высокого напряжения от 6 до 10 кВ и преобразует его в постоянный, с напряжением 600 вольт. Падение напряжения на любой точке сети, согласно нормативам, не должно быть более 15%.
Троллейбусная контактная сеть отличается от трамвайной. Здесь она двухпровдная, земля не используется для отвода тока, поэтому данная сеть устроена сложнее. Провода располагаются друг от друга на небольшом расстоянии, поэтому требуется особо тщательная защита от сближения и замыкания, а также изоляция на местах пересечений троллейбусных сетей между собой и с трамвайными сетями.
Поэтому на местах пересечений устанавливаются специальные средства, а также стрелки на местах ветвлений. Кроме того выдерживается определенное регулируемое натяжение, предохраняющее от захлестов проводов во время ветра. Вот почему для питания троллейбусов используются штанги — другие приспособления просто не позволят соблюсти все эти требования.
Штанги троллейбусов чувствительны к качеству контактной сети, ведь любой ее дефект может послужить причиной соскока штанги. Есть нормы, согласно которым угол излома в месте крепления штанги не должен быть более 4°, а при повороте на угол более 12° устанавливаются кривые держатели. Токосъемный башмак движется вдоль провода и не может поворачивать вместе с троллейбусом, поэтому здесь необходимы стрелки.
Во многих городах земного шара с недавних пор ходят монорельсовые поезда: в Лас-Вегасе, в Москве, в Торонто и т.д. Их можно встретить в парках развлечений, в зоопарках, монорельсы используются для обзора местных достопримечательностей, и, конечно, для городского и пригородного сообщения.
Некоторые монорельсовые поезда устроены таким образом, что как-бы насажены на колею сверху, подобно тому, как человек сидит верхом на лошади. Некоторые монорельсы подвешиваются к балке снизу, напоминая гигантский фонарь на столбе. Безусловно, монорельсовые дороги более компактны чем обычные железные дороги, но их строительство обходится дороже.
Некоторые монорельсы имеют не только колеса, но и дополнительную опору на основе магнитного поля. Московский монорельс, например, движется как раз на магнитной подушке, создаваемой электромагнитами. Электромагниты находятся в подвижном составе, а в полотне направляющей балки — стоят постоянные магниты.
В зависимости от направления тока в электромагнитах подвижной части, монорельсовый поезд движется вперед или назад по принципу отталкивания одноименных магнитных полюсов — так работает линейный электродвигатель.
Кроме резиновых колёс у монорельсового поезда есть ещё и контактный рельс, состоящий из трёх токоведущих элементов: плюс, минус и земля. Напряжение питания линейного двигателя монорельса — постоянное, равное 600 вольт.
Электропоезда метрополитена получают электричество от сети постоянного тока — как правило, от третьего (контактного) рельса, напряжение на котором составляет 750—900 Вольт. Постоянный ток получают на подстанциях из переменного тока с помощью выпрямителей.
Контакт поезда с контактным рельсом осуществляется через подвижный токосъемник. Располагается контактный рельс права от путей. Токосъемник (так называемая «токоприемная лапа» ) находится на тележке вагона, и прижимается к контактному рельсу снизу. Плюс находится на контактном рельсе, минус — на рельсах поезда.
Кроме силового тока, по путевым рельсам течет и слабый «сигнальный» ток, необходимый для работы блокировки и автоматического переключения светофоров. Также по рельсам передается информация в кабину машиниста о сигналах светофоров и разрешенной скорости движения поезда метро на данном участке.
Электровозом называют локомотив, движимый тяговым электродвигателем. Двигатель электровоза получает питание от тяговой подстанции через контактную сеть.
Электрическая часть электровоза в целом содержит не только тяговые двигатели, но и преобразователи напряжения, а также аппараты, подключающие к сети двигатели и прочее. Токоведущее оборудование электровоза находится на его крыше или капотах, и предназначено для соединения электрооборудования с контактной сетью.
Регулировка тягового усилия и скорости движения электровоза достигается изменением напряжения на якоре двигателя и варьированием коэффициента возбуждения на коллекторных двигателях, или подстройкой частоты и напряжения питающего тока на асинхронных двигателях.
Регулирование напряжения выполняется несколькими способами. Изначально на электровозе постоянного тока все его двигатели соединены последовательно, и напряжение на одном двигателе восьмиосного электровоза составляет 375 В, при напряжении в контактной сети 3 кВ.
Преобразователи электроэнергии внутри электровоза необходимы для изменения рода тока и понижения напряжения контактной сети до необходимых величин, соответствующих требованиям тяговых электродвигателей, вспомогательных машин и прочих цепей электровоза. Преобразование осуществляется прямо на борту.
На электровозах переменного тока для понижения входного высокого напряжения предусмотрен тяговый трансформатор, а также выпрямитель и сглаживающие реакторы для получения постоянного тока из переменного. Для питания вспомогательных машин могут устанавливаться статические преобразователи напряжения и тока. На электровозах с асинхронным приводом обоих родов тока применяются тяговые инверторы, которые преобразуют постоянный ток в переменный ток регулируемого напряжения и частоты, подаваемый на тяговые двигатели.
Электропоезд или электричка в классическом виде берет электричество с помощью токоприемников через контактный провод или контактный рельс. В отличие от электровоза, токоприемники электрички располагаются как на моторных вагонах, так и на прицепных.
Если ток подается на прицепные вагоны, то моторный вагон получает питание через специальные кабели. Токосъем обычно верхний, с контактного провода, осуществляется он токосъемниками в форме пантографов (похожих на трамвайные).
Обычно токосъем однофазный, но существует и трёхфазный, когда электропоезд использует токоприёмники специальной конструкции для раздельного контакта с несколькими проводами или контактными рельсами (если речь идет о метро).
Электрооборудование электрички зависит от рода тока (бывают электропоезда постоянного тока, переменного тока или двухсистемные), типа тяговых двигателей (коллекторные или асинхронные), наличия или отсутствия электрического торможения.
В основном электрическое оборудование электропоездов схоже с электрооборудованием электровозов. Однако на большинстве моделей электропоездов оно размещено под кузовом и на крышах вагонов для увеличения пассажирского пространства внутри. Принципы управления двигателями электропоездов примерно те же, что и на электровозах.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Какое напряжение подается на трамвай
Если Вы живете в городе, то, скорее всего, часто встречаетесь с электротранспортом. В этой статье рассмотрим принцип работы, недостатки и преимущества трамвая и троллейбуса с точки зрения электрической части. Возможно, возникали вопросы: «Почему над троллейбусом два провода, а над трамваем один?», «Зачем трамваю ездить по рельсам?».
Электроснабжение транспортного хозяйства бывает двух типов: централизованное и децентрализованное. В первом случае одна мощная подстанция производит питание прилегающей к ней большой контактной сети (целая ветка), разбитой на участки, которые расположены на разном расстоянии от подстанции. Во втором случае каждый участок сети питается от двух или одной маломощной подстанции. На линии возле подстанции размещается изолятор, который разделяет ее на два участка. Это более надежный способ, потому что при выходе из строя подстанции, всегда можно запитать аварийный участок от соседней.
Схема электроснабжения трамвая и троллейбуса изображена на рисунке 1. Для того чтобы питать контактную сеть, электрическая энергия проходит ряд преобразований: на электростанции (1) вырабатывается электроэнергия и передается на подстанцию (2), которая повышает напряжение для уменьшения потерь при транспортировке по высоковольтным линиям электропередач ЛЕП (3) на большое расстояние. В городе, на понижающей подстанции (4) происходит уменьшение напряжение до 6 или 10 кВ. Далее кабельными линиями (5) происходит соединение с тяговыми подстанциями (6), в которых и происходит преобразование переменного тока в постоянный с напряжением 600В. Контактная сеть (8,9) запитывается от тяговых подстанций. Номинальное напряжение для токоприемника передвижных составов считается 550В.
С троллейбусной контактной сетью немного иначе. Здесь корпус изолирован от соприкосновения с землей (контакт только через резиновые покрышки). Таким образом, контактная сеть состоит из двух проводов, один из которых плюс, а второй – минус (смотри рисунок 2). Но возникает опасность короткого замыкания при появлении контакта между двумя проводами контактной сети. Такое может получится при сильном ветре или падении троллей.
Токосъемник троллейбуса – это обычно штанга. Есть случаи, когда в городе трамваи используют штанговые токоприемники, тогда трамвай и троллейбус могут осуществлять движение по одной контактной сети.
У трамваев есть вероятность, что обратный тяговый ток уйдет в землю, так могут образовываться блуждающие токи, которые плохо влияют на пролегающие вблизи трубы, кабели.
Корпус трамвая постоянно соединен с землей, а вот троллейбус изолирован от нее. Из-за этого в троллейбусе ведется жесткий контроль по утечке тока на корпус. Есть возможность поражения электрическим током при посадке/высадке, когда вы одновременно касаетесь корпуса и земли.
Какое напряжение подается на трамвай
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
ТРАНСПОРТ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫЙ С ПИТАНИЕМ ОТ КОНТАКТНОЙ СЕТИ
Electrified transport with overhead system power supply. Voltage row
Дата введения 1977-01-01
1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством путей сообщения СССР
Н.А.Фуфянский, А.И.Скачков, О.П.Поярков, Б.М.Бородулин, Д.К.Томлянович, Е.А.Хохлов.
2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 14 ноября 1975 г. N 3137
3. Стандарт соответствует международному стандарту МЭК 38-83 в части номинальных напряжений.
4. Ограничение срока действия снято по решению Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 2-92)
5. ПЕРЕИЗДАНИЕ (март 1996 г.) с Изменением N 1, утвержденным в ноябре 1991 г. (ИУС 2-92)
Стандарт не распространяется на внутрицеховой электрифицированный транспорт, а также на транспорт, питаемый по трехпроводной системе электроснабжения.
2. Напряжения на шинах тяговой подстанции и на токоприемнике электроподвижного состава должны соответствовать указанным в таблице.
Вид электрифицированного транспорта
на шинах тяговой подстанции
на токоприемнике
электроподвижного состава
подъездные и карьерные пути переменного тока
подъездные, карьерные и внутризаводские пути постоянного тока
2. Городской электрифицированный транспорт:
1. Расчетный уровень наименьших напряжений для проектирования устройств электроснабжения устанавливается министерством, эксплуатирующим электрифицированный транспорт.
2. На участках, где применяют рекуперативное торможение, наибольшее напряжение на токоприемнике электроподвижного состава не должно превышать:
3. На промышленных железных дорогах постоянного тока для подвижного состава, изготовленного по заказам внешнеторговых организаций, допускается снижение наименьшего напряжения до 2000 и 1000 В.
4. Значения напряжений, указанные в скобках, допускается применять только для промышленных железных дорог, электроснабжение которых осуществляется от тяговых подстанций трамвая и троллейбуса.
4а. Указанные в таблице напряжения магистральных железных дорог переменного тока должны быть обеспечены при сопротивлении системы электроснабжения не более 30 Ом.
5. Пояснение терминов дано в приложении.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное
Пояснение терминов, встречающихся в стандарте
1. Наибольшее напряжение
Наибольшее допускаемое значение напряжения на шинах тяговых подстанций и токоприемниках электроподвижного состава при любых эксплуатационных условиях, за исключением коммутационных режимов
2. Наименьшее напряжение
Наименьшее допускаемое значение напряжения на токоприемниках электроподвижного состава при любых эксплуатационных условиях, за исключением коммутационных режимов
Какое напряжение подается на трамвай
Стало интересно осветить такой технический аспект Санкт-Петербургского трамвая, как его электрическое хозяйство.
Какими участками подаётся напряжение и как они между собой связаны? Помнится, как-то стал свидетелем аварии на Кондратьевском, когда оборвавшийся троллейбусный провод замкнуло на трамвайный рельс. Встали троллейбусы обоих направлений и трамваи встречного. Трамваи попутного направления продолжали движение. Как понимать?
Если оборвётся трамвайный провод, то на участке какой длины (в среднем) произойдёт обесточивание?
3) КПД системы в целом и конкретно трамвайного вагона?
P.S. Может, кто подскажет, где это можно посмотреть?
Контактная сеть трамвая и троллейбуса по разным соображениям разбита на секции протяжённостью 1-2 км, питающиеся от отдельных кабелей (фидеров). Такие участки КС отделены друг от друга секционными изоляторами, даже если кабели к ним идут от одной подстанции. В результате аварийной ситуации отключается не вся подстанция, а защитный автомат одного фидера.
Но в некоторых ситуациях может произойти повреждение самого кабеля, идущего в земле. Такую аварию быстро устранить невозможно, поэтому обесточенный участок контактной сети присоединяют к соседнему, устанавливая перемычки из провода в обход изоляторов. Тогда на одном фидере уже «сидит» бОльший участок КС, неисправность на котором с бОльшей вероятностью может вывести из строя питающий его кабель. И так далее. Если присмотреться, можно увидеть множество замкнутых секционных изоляторов на КС по всему нашему городу.
Сколько вольт в трамвайных проводах
Как получает питание городской и междугородний электрический транспорт
Городской и междугородний электротранспорт стали для современного человека привычными атрибутами его повседневной жизни. Мы давно уже не задумываемся о том, как этот транспорт получает питание. Все знают, что автомобили заправляют бензином, педали велосипедов крутят ногами велосипедисты. Но как же питаются электрические виды пассажирского транспорта: трамваи, троллейбусы, монорельсовые поезда, метро, электропоезда, электровозы? Откуда и как подается к ним движущая энергия? Давайте поговорим об этом.
В былые времена каждое новое трамвайное хозяйство было вынуждено иметь собственную электростанцию, поскольку электрические сети общего пользования еще не были в достаточной степени развиты. В 21 веке энергия для контактной сети трамваев подается от сетей общего назначения.
Питание осуществляется постоянным током относительно невысокого напряжения (550 В), которое было бы просто не выгодно передавать на значительные расстояния. По этой причине вблизи трамвайных линий размещены тяговые подстанции, на которых переменный ток из сети высокого напряжения преобразуется в постоянный ток (с напряжением 600 В) для контактной сети трамвая. В городах, где ходят и трамваи и троллейбусы, данные виды транспорта обычно имеют общее энергохозяйство.
На территории бывшего Советского Союза представлены две схемы электроснабжения контактных сетей для трамваев и троллейбусов: централизованная и децентрализованная. Централизованная появилась первой. В ней крупные тяговые подстанции, оснащенные несколькими преобразовательными агрегатами, обслуживали все прилегающие к ним линии, или линии, находящиеся на расстоянии до 2 километров от них. Подстанции данного типа располагаются сегодня в районах высокой плотности трамвайных (троллейбусных) маршрутов.
Децентрализованная система начала формироваться после 60-х годов, когда стали появляться вылетные линии трамваев, троллейбусов, метро, как то из центра города вдоль шоссе, в отдаленный район города и т. п.
Здесь на каждые 1-2 километра линии установлены тяговые подстанции малой мощности с одним или двумя преобразовательными агрегатами, способные питать максимум два участка линии, причем каждый участок на конце может подпитываться соседней подстанцией.
Так потери энергии оказываются меньше, ибо фидерные участки выходят короче. К тому же если на одной из подстанций случится авария, участок линии все равно останется под напряжением от соседней подстанции.
Контакт трамвая с линией постоянного тока осуществляется через токоприемник на крыше его вагона. Это может быть пантограф, полупантограф, штанга или дуга. Контактный провод трамвайной линии обычно подвешен проще, чем железнодорожный. Если используется штанга, то воздушные стрелки устроены подобно троллейбусным. Отвод тока обычно осуществляется через рельсы – в землю.
У троллейбуса контактная сеть разделена секционными изоляторами на изолированные друг от друга сегменты, каждый из которых присоединен к тяговой подстанции при помощи фидерных линий (воздушных или подземных). Это легко позволяет производить избирательное отключение отдельных секций для ремонта в случае их повреждения. Если неисправность случится с питающим кабелем, возможна установка перемычек на изоляторы, чтобы запитать пострадавшую секцию от соседней (но это нештатный режим, связанный с риском перегрузки фидера).
Тяговая подстанция понижает переменный ток высокого напряжения от 6 до 10 кВ и преобразует его в постоянный, с напряжением 600 вольт. Падение напряжения на любой точке сети, согласно нормативам, не должно быть более 15%.
Троллейбусная контактная сеть отличается от трамвайной. Здесь она двухпровдная, земля не используется для отвода тока, поэтому данная сеть устроена сложнее. Провода располагаются друг от друга на небольшом расстоянии, поэтому требуется особо тщательная защита от сближения и замыкания, а также изоляция на местах пересечений троллейбусных сетей между собой и с трамвайными сетями.
Поэтому на местах пересечений устанавливаются специальные средства, а также стрелки на местах ветвлений. Кроме того выдерживается определенное регулируемое натяжение, предохраняющее от захлестов проводов во время ветра. Вот почему для питания троллейбусов используются штанги — другие приспособления просто не позволят соблюсти все эти требования.
Штанги троллейбусов чувствительны к качеству контактной сети, ведь любой ее дефект может послужить причиной соскока штанги. Есть нормы, согласно которым угол излома в месте крепления штанги не должен быть более 4°, а при повороте на угол более 12° устанавливаются кривые держатели. Токосъемный башмак движется вдоль провода и не может поворачивать вместе с троллейбусом, поэтому здесь необходимы стрелки.
Во многих городах земного шара с недавних пор ходят монорельсовые поезда: в Лас-Вегасе, в Москве, в Торонто и т.д. Их можно встретить в парках развлечений, в зоопарках, монорельсы используются для обзора местных достопримечательностей, и, конечно, для городского и пригородного сообщения.
Колеса таких поездов изготовлены вовсе не из чугуна, а из литой резины. Колеса просто направляют монорельсовый поезд вдоль бетонной балки – рельсы, на которой находится колея и линии (контактный рельс) силового электропитания.
Некоторые монорельсовые поезда устроены таким образом, что как-бы насажены на колею сверху, подобно тому, как человек сидит верхом на лошади. Некоторые монорельсы подвешиваются к балке снизу, напоминая гигантский фонарь на столбе. Безусловно, монорельсовые дороги более компактны чем обычные железные дороги, но их строительство обходится дороже.
Некоторые монорельсы имеют не только колеса, но и дополнительную опору на основе магнитного поля. Московский монорельс, например, движется как раз на магнитной подушке, создаваемой электромагнитами. Электромагниты находятся в подвижном составе, а в полотне направляющей балки — стоят постоянные магниты.
В зависимости от направления тока в электромагнитах подвижной части, монорельсовый поезд движется вперед или назад по принципу отталкивания одноименных магнитных полюсов — так работает линейный электродвигатель.
Кроме резиновых колёс у монорельсового поезда есть ещё и контактный рельс, состоящий из трёх токоведущих элементов: плюс, минус и земля. Напряжение питания линейного двигателя монорельса — постоянное, равное 600 вольт.
Электропоезда метрополитена получают электричество от сети постоянного тока — как правило, от третьего (контактного) рельса, напряжение на котором составляет 750—900 Вольт. Постоянный ток получают на подстанциях из переменного тока с помощью выпрямителей.
Контакт поезда с контактным рельсом осуществляется через подвижный токосъемник. Располагается контактный рельс права от путей. Токосъемник (так называемая «токоприемная лапа» ) находится на тележке вагона, и прижимается к контактному рельсу снизу. Плюс находится на контактном рельсе, минус — на рельсах поезда.
Кроме силового тока, по путевым рельсам течет и слабый “сигнальный” ток, необходимый для работы блокировки и автоматического переключения светофоров. Также по рельсам передается информация в кабину машиниста о сигналах светофоров и разрешенной скорости движения поезда метро на данном участке.
Электровозом называют локомотив, движимый тяговым электродвигателем. Двигатель электровоза получает питание от тяговой подстанции через контактную сеть.
Электрическая часть электровоза в целом содержит не только тяговые двигатели, но и преобразователи напряжения, а также аппараты, подключающие к сети двигатели и прочее. Токоведущее оборудование электровоза находится на его крыше или капотах, и предназначено для соединения электрооборудования с контактной сетью.
Токосъем с контактной сети обеспечивают токоприемники на крыше, далее ток подается через шины и проходные изоляторы – к электрическим аппаратам. На крыше электровоза присутствуют и коммутирующие аппараты: воздушные выключатели, переключатели родов тока и разъединители для отключения от сети в случае неполадки токоприемника. Через шины ток подается на главный ввод, к преобразующим и регулирующим аппаратам, на тяговые двигатели и другие машины, далее – на колесные пары и через них – на рельсы, в землю.
Регулировка тягового усилия и скорости движения электровоза достигается изменением напряжения на якоре двигателя и варьированием коэффициента возбуждения на коллекторных двигателях, или подстройкой частоты и напряжения питающего тока на асинхронных двигателях.
Регулирование напряжения выполняется несколькими способами. Изначально на электровозе постоянного тока все его двигатели соединены последовательно, и напряжение на одном двигателе восьмиосного электровоза составляет 375 В, при напряжении в контактной сети 3 кВ.
Группы тяговых двигателей могут быть переключены с последовательного соединения – на последовательно-параллельное (2 группы по 4 двигателя, соединённых последовательно, тогда напряжение на каждый двигатель — 750 В), либо на параллельное (4 группы по 2 последовательно соединенных двигателя, тогда напряжение на один двигатель — 1500 В). А для получения промежуточных значений напряжений на двигателях, в цепь добавляются группы реостатов, что позволяет регулировать напряжение ступенями по 40—60 В, хотя это и приводит к потере части электроэнергии на реостатах в виде тепла.
Преобразователи электроэнергии внутри электровоза необходимы для изменения рода тока и понижения напряжения контактной сети до необходимых величин, соответствующих требованиям тяговых электродвигателей, вспомогательных машин и прочих цепей электровоза. Преобразование осуществляется прямо на борту.
На электровозах переменного тока для понижения входного высокого напряжения предусмотрен тяговый трансформатор, а также выпрямитель и сглаживающие реакторы для получения постоянного тока из переменного. Для питания вспомогательных машин могут устанавливаться статические преобразователи напряжения и тока. На электровозах с асинхронным приводом обоих родов тока применяются тяговые инверторы, которые преобразуют постоянный ток в переменный ток регулируемого напряжения и частоты, подаваемый на тяговые двигатели.
Электропоезд или электричка в классическом виде берет электричество с помощью токоприемников через контактный провод или контактный рельс. В отличие от электровоза, токоприемники электрички располагаются как на моторных вагонах, так и на прицепных.
Если ток подается на прицепные вагоны, то моторный вагон получает питание через специальные кабели. Токосъем обычно верхний, с контактного провода, осуществляется он токосъемниками в форме пантографов (похожих на трамвайные).
Обычно токосъем однофазный, но существует и трёхфазный, когда электропоезд использует токоприёмники специальной конструкции для раздельного контакта с несколькими проводами или контактными рельсами (если речь идет о метро).
Электрооборудование электрички зависит от рода тока (бывают электропоезда постоянного тока, переменного тока или двухсистемные), типа тяговых двигателей (коллекторные или асинхронные), наличия или отсутствия электрического торможения.
В основном электрическое оборудование электропоездов схоже с электрооборудованием электровозов. Однако на большинстве моделей электропоездов оно размещено под кузовом и на крышах вагонов для увеличения пассажирского пространства внутри. Принципы управления двигателями электропоездов примерно те же, что и на электровозах.
II.Электроснабжение троллейбуса
1. Схема электроснабжения троллейбуса.
1. Электрическая станция. 6. Тяговая подстанция
2. Понижающая трансформаторная 7. Питающие кабельные линии.
подстанция. 8. Контактный провод трамвая.
3. Линия электропередачи. 9. Рельсы.
4. Понижающая подстанция. 10. Контактные провода
5. Кабельная линия 6 или 10 кВ. троллейбуса.
Электрическая энергия для всех потребителей (промышленности, населения города, трамвая, троллейбуса и др.) вырабатывается на электрической станции 1 в виде переменного трехфазного тока с частотой 50 Гц.
Выработанная энергия передается чаще всего на значительное расстояние от электростанции к потребителям по линии электропередачи 3 (ЛЭП). Для уменьшения потерь энергии в ЛЭП напряжение повышается на трансформаторной подстанции 2 до уровня 35; 110; 220 кВ и более в зависимости от удаленности потребителей. Вблизи от места потребления на понижающей подстанции 4 уровень напряжения снижается до 6 и 10 кВ. Отсюда электроэнергия направляется потребителям. Питание тяговых подстанций 6 городского электротранспорта осуществляется по кабельным (в редких случаях воздушным) трехфазным линиям 5.
На тяговой подстанции:
1.Напряжение понижается до 600В,
2.Переменный ток преобразуется в постоянный.
От (+) шины тяговой подстанции по питающему кабелю электрический ток идет на (+) контактный провод, затем через токоприемник – на реостат, тяговый электродвигатель троллейбуса и через второй токоприемник – на (-) контактный провод. Через отсасывающий кабель – на (-) шину тяговой подстанции.
Напряжение на шинах постоянного тока может изменяться в диапазоне 600-700В – рабочем режиме и до 780В – в режиме холостого хода.
С учетом потерь в кабелях напряжение на токоприемниках троллейбуса принято считать равным 550В.
В Новосибирске контактную сеть трамвая и троллейбуса запитывают 34 тяговые подстанции: 13 – на левом берегу, 21 – на правом берегу.
Общая мощность тяговых подстанций – 70 МВт.
Длина троллейбусных линий – 277км.
Длина трамвайных путей – 134км.
Длина кабелей 600В – 220км.
2.Устройство контактной сети.
Контактная сеть включает:
1. Контактные провода ( + ) и ( – );
3. Тросовую систему;
3.Взаимодействие токоприемника и контактной подвески.
Передача электрической энергии от контактного провода троллейбуса называется токосъемом. Для надежного токосъема необходимо, чтобы давление в точке контакта не уменьшалось ниже допустимого – (12 – 14кг) на высоте подвески контактного провода 5,5м.
При малом давлении:
1. Возрастает электрическое сопротивление в контакте, нагрев контактного провода, дугообразование, что вызывает электрический и термический износ контактного провода.
2. Возможен сход токоприемников с контактных проводов.
При большом давлении – происходит усиленный износ контактного провода.
Кроме того, высота подвески контактного провода меняется из-за его провисания и деформации под действием сильного давления токоприемника на контактный провод.
Конструкция токоприемников выполнена так, что давление их на контактный провод мало зависит от высоты, то есть от траектории движения токоприемника.
При низких скоростях практически так и происходит, поэтому под мостами скорость должна быть не более 15км/ч. Но на больших скоростях увеличивается ускорение и сила инерции массы токоприемников, то есть давление увеличивается, особенно, если траектория движения токоприемников снижается (контактный провод провисает).
Для получения удовлетворительного токосъема необходимо:
1. постоянное натяжение контактных проводов по всей длине, без
2. отсутствие сосредоточенных жестких точек;
3. горизонтальное расположение контактного провода.
Контактный провод служит для передачи энергии троллейбусу через непосредственный контакт с токоприемником. К контактному проводу предъявляются требования:
1) должен быть механически прочным
4) хорошо проводить ток (высокая электропроводность).
5) стойкость к воздействию электрической дуги.
6) большой срок службы.
Применяются следующие марки проводов:
1. МФ85 – медные фасонные сечением 85 мм² и 100мм².
2. СМ-100, СМ-85 – провод сталемедный сечением 85мм² и 100мм²
3. ПКСА 85 – провод сталеалюминевый сечением 85мм²
(Н) высота подвески контактного провода по правилам эксплуатации должна быть на маршрутах не менее Н=5,8м.
В проеме ворот в депо Н=4,7м
Под мостами, путепроводами, в тоннеле Н=4,2м.
Расстояние между разнополярными проводами допускается в пределах 500-700мм.
1. КП контактный провод
2. жесткие подвески
3. изоляторы из дельта-древесины
4. пряжковый изолятор
Простая подвеска.
2. поперечный трос (диаметром d=8мм оцинкованный трос).
3. контактный провод.
Подвеска имеет простую конструкцию. Контактный провод подвешивается к поперечному тросу при помощи подвесных зажимов, расстояние между точками подвеса такое же, как и между опорами.
Недостаток – большое провисание контактного провода.
II.Электроснабжение троллейбуса
1. Схема электроснабжения троллейбуса.
1. Электрическая станция. 6. Тяговая подстанция
2. Понижающая трансформаторная 7. Питающие кабельные линии.
подстанция. 8. Контактный провод трамвая.
3. Линия электропередачи. 9. Рельсы.
4. Понижающая подстанция. 10. Контактные провода
5. Кабельная линия 6 или 10 кВ. троллейбуса.
Электрическая энергия для всех потребителей (промышленности, населения города, трамвая, троллейбуса и др.) вырабатывается на электрической станции 1 в виде переменного трехфазного тока с частотой 50 Гц.
Выработанная энергия передается чаще всего на значительное расстояние от электростанции к потребителям по линии электропередачи 3 (ЛЭП). Для уменьшения потерь энергии в ЛЭП напряжение повышается на трансформаторной подстанции 2 до уровня 35; 110; 220 кВ и более в зависимости от удаленности потребителей. Вблизи от места потребления на понижающей подстанции 4 уровень напряжения снижается до 6 и 10 кВ. Отсюда электроэнергия направляется потребителям. Питание тяговых подстанций 6 городского электротранспорта осуществляется по кабельным (в редких случаях воздушным) трехфазным линиям 5.
На тяговой подстанции:
1.Напряжение понижается до 600В,
2.Переменный ток преобразуется в постоянный.
От (+) шины тяговой подстанции по питающему кабелю электрический ток идет на (+) контактный провод, затем через токоприемник – на реостат, тяговый электродвигатель троллейбуса и через второй токоприемник – на (-) контактный провод. Через отсасывающий кабель – на (-) шину тяговой подстанции.
Напряжение на шинах постоянного тока может изменяться в диапазоне 600-700В – рабочем режиме и до 780В – в режиме холостого хода.
С учетом потерь в кабелях напряжение на токоприемниках троллейбуса принято считать равным 550В.
В Новосибирске контактную сеть трамвая и троллейбуса запитывают 34 тяговые подстанции: 13 – на левом берегу, 21 – на правом берегу.
Общая мощность тяговых подстанций – 70 МВт.
Длина троллейбусных линий – 277км.
Длина трамвайных путей – 134км.
Длина кабелей 600В – 220км.
2.Устройство контактной сети.
Контактная сеть включает:
1. Контактные провода ( + ) и ( – );
3. Тросовую систему;
3.Взаимодействие токоприемника и контактной подвески.
Передача электрической энергии от контактного провода троллейбуса называется токосъемом. Для надежного токосъема необходимо, чтобы давление в точке контакта не уменьшалось ниже допустимого – (12 – 14кг) на высоте подвески контактного провода 5,5м.
При малом давлении:
1. Возрастает электрическое сопротивление в контакте, нагрев контактного провода, дугообразование, что вызывает электрический и термический износ контактного провода.
2. Возможен сход токоприемников с контактных проводов.
При большом давлении – происходит усиленный износ контактного провода.
Кроме того, высота подвески контактного провода меняется из-за его провисания и деформации под действием сильного давления токоприемника на контактный провод.
Конструкция токоприемников выполнена так, что давление их на контактный провод мало зависит от высоты, то есть от траектории движения токоприемника.
При низких скоростях практически так и происходит, поэтому под мостами скорость должна быть не более 15км/ч. Но на больших скоростях увеличивается ускорение и сила инерции массы токоприемников, то есть давление увеличивается, особенно, если траектория движения токоприемников снижается (контактный провод провисает).
Для получения удовлетворительного токосъема необходимо:
1. постоянное натяжение контактных проводов по всей длине, без
2. отсутствие сосредоточенных жестких точек;
3. горизонтальное расположение контактного провода.
Контактный провод служит для передачи энергии троллейбусу через непосредственный контакт с токоприемником. К контактному проводу предъявляются требования:
1) должен быть механически прочным
4) хорошо проводить ток (высокая электропроводность).
5) стойкость к воздействию электрической дуги.
6) большой срок службы.
Применяются следующие марки проводов:
1. МФ85 – медные фасонные сечением 85 мм² и 100мм².
2. СМ-100, СМ-85 – провод сталемедный сечением 85мм² и 100мм²
3. ПКСА 85 – провод сталеалюминевый сечением 85мм²
(Н) высота подвески контактного провода по правилам эксплуатации должна быть на маршрутах не менее Н=5,8м.
В проеме ворот в депо Н=4,7м
Под мостами, путепроводами, в тоннеле Н=4,2м.
Расстояние между разнополярными проводами допускается в пределах 500-700мм.
1. КП контактный провод
2. жесткие подвески
3. изоляторы из дельта-древесины
4. пряжковый изолятор
Простая подвеска.
2. поперечный трос (диаметром d=8мм оцинкованный трос).
3. контактный провод.
Подвеска имеет простую конструкцию. Контактный провод подвешивается к поперечному тросу при помощи подвесных зажимов, расстояние между точками подвеса такое же, как и между опорами.
Недостаток – большое провисание контактного провода.
Тема 5. Энергоснабжение городского транспорта
Энергоснабжением городского электрического транспорта является подача электроэнергии по контактным проводам, расположенным вдоль трассы маршрута на токосъемники подвижного состава.
Городской наземный электрический транспорт работает на постоянном токе под напряжением 600 В. Метрополитен также работает на постоянном токе напряжением 825-830 В.
Источником электрической энергии является энергосистема города, которая в свою очередь является частью региональной и государственной энергосистем. Электростанции вырабатывают трехфазный переменный электрический ток, напряжением примерно 6,5-10,5 кВ. При необходимости транспортирования электроэнергии на большие расстояния ток поступает на повышающие подстанции, где напряжение в разы выше и достигает 100-200 кВ и более. Электрическая энергия по высоковольтным линиям электропередач поступает на понижающие подстанции, которые преобразуют электроэнергию до величины 6-10 кВ, затем по кабельным сетям электроэнергия передается на тяговые подстанции, которые преобразуют переменный трехфазный электрический ток в постоянный с напряжением 600 В. С тяговых подстанций при помощи кабельных сетей (питающих) ток поступает в контактную сеть. От контактных проводов троллейбуса электроэнергия поступает на токосъемники. Нормальное расстояние между контактными проводами троллейбуса составляет 500 мм. Продолжительность службы графитового токосъемника составляет 2-3 дня. В плохую погоду износ токосъемников сильно увеличивается, в таких условиях рекомендуется применять металлокерамические токосъемники (при нормальных условиях срок службы около 7 дней). Долго использовать их не рекомендуется, так как увеличивается износ контактных проводов.
В настоящее время разрабатываются роликовые токосъемники.
 |
Рис. 7 – Схема энергоснабжения трамвая и троллейбуса
1 – электрическая станция; 2 – повышающая трансформаторная подстанция; 3 – линии электропередач; 4 – понижающая подстанция; 5 – кабельная линия 6 или 10 кВ; 6 – тяговая подстанция; 7 – питающие кабельные линии; 8 – контактный провод трамвая; 9 – рельсы; 10 – контактные провода троллейбуса.
*Для троллейбуса отсасывающий кабель соединен с «минусовым» контактным проводом, расположенный ближе к тротуару; у трамвая отсасывающий кабель соединен с рельсами.
Для трамваев применяются токосъемники пантографного типа – они обеспечивают надежное электрическое соединение с контактным проводом на скорости до 50 км/ч. С целью сокращения износа пантографа контактный провод трамвая располагают не прямой линией, а зигзагообразно. Таким образом, энергосистема городского пассажирского транспорта включает линии электропередач от электростанции или понижающих подстанций энергосистемы на тяговых подстанциях, питающие кабели (контактные сети с тяговых подстанций), контактные сети и отсасывающие кабели, соединяющие ходовые рельсы трамвая или метро или второй провод троллейбуса с тяговой подстанцией.
Для метро аналогично трамваю в качестве контактного провода используется специальный контактный рельс.
Тяговая подстанция – это инженерное сооружение, оснащенное сложным комплексом электрического оборудования, основными элементами которого являются трансформаторы и выпрямители. В настоящий момент применяются выпрямители терристорного типа, для обеспечения надежности используют несколько контуров электропреобразования.
По способу управления тяговые подстанции подразделяются на автоматизированные и телеуправляемые, также подразделяются по мощности. Мощность тяговой подстанции зависит от системы питания тяговых сетей. Системы питания бывают двух видов: централизованные и децентрализованные.
При централизованной системе питания радиус действия тяговой подстанции может достигать 2-3 км, мощность подстанции зависит от ее расположения и от количества подвижного состава, которое она должна обеспечивать электроэнергией. При децентрализованной системе питания радиус действия 1-1,5 км.
Располагаются тяговые подстанции вблизи крупных транспортных узлов (для сокращения потерь электроэнергии).
Централизованную систему используют при высокой плотности сети электрического транспорта; децентрализованную используют с целью сокращения затрат электроэнергии на вылетных, отдаленных линиях.
Эффективность использования подстанций характеризуется рядом показателей:
1.Коэффициент нагрузки – отношение средней потребляемой мощности подстанции к максимальной нагрузке (мощности);
2.Коэффициент использования подстанции – это отношение средней использованной мощности за расчетный период к номинальной мощности подстанции;
3.Коэффициент загрузки агрегатов – отношение энергии, отданной в сеть, к энергии, которую преобразовали агрегаты.
Контактные сети – это совокупность устройств, предназначенных для подачи электроэнергии к двигателю подвижного состава.
Требования, предъявляемые к контактной сети:
˗ надежность – т.е. обеспечение бесперебойной передачи электроэнергии при любых атмосферных условиях и любых скоростях подвижного состава;
˗ механическая и электрическая прочность – обеспечение максимальной безопасности при любых условиях;
˗ соответствие архитектурному облику города;
˗ простота конструкции (для снижения затрат на изготовление и обслуживание);
 |
Контактные сети городского электрического транспорта, прежде всего, подразделяются по способу подвеса контактного провода:
1.Жесткий (простой) способ подвеса.
Рис. 8 – Простой способ подвеса контактных проводов
Преимущества: простота конструкции, удобство использования, недорогая эксплуатация. Максимальное расстояние между опорами контактного провода 35-40 м. Недостатки: возможный провес контактного провода, поэтому не обеспечивается надежная связь при высоких скоростях движения. Данный способ используется, в основном, для трамвайных контактных сетей (со скоростями движения до 40 км/ч).
 |
Цепной способ подвеса. Ширина пролета при цепном способе со
Рис. 9 – Цепной способ подвеса контактных проводов
ставляет до 100 м, используется для троллейбусов.
3.Консольный способ подвеса. Имеет характеристики сходные с цепным способом подвеса провода.
 |
Рис. 10 – Консольный способ подвеса контактных проводов
Нормативная высота подвеса контактного провода 5,5-6,3 м. Минимальная высота подвеса – 4,2 м. Выполняется контактный провод из холоднотянутой медной проволоки (в настоящее время – из стальной омедненной проволоки).
Питание контактной сети осуществляется, преимущественно, с использованием подземного кабеля. Сердечник кабеля изготавливают из меди, алюминия. В качестве изоляции используется кабельная бумага, пропитанная битумной массой. Также рекомендуется использовать защитную оболочку, имеющую свинцовый слой, джутовую оболочку, ленточную (проволочную) броню.
 |
Использование ходовых рельсов в качестве обратного провода при недостаточной изоляции вызывает появление в земле и подземных сооружениях «блуждающих» токов, разрушающих данные сооружения.
Рис. 11 – Схема электрокоррозии под действием блуждающих токов
1 – провод; 2 – рельс; 3 – влажный грунт; 4 – труба; 5 – электродвигатель трамвая; 6 – сопротивление в стыке рельса
В анодной зоне происходит разрушение подземного сооружения, т.к. «блуждающие» токи вызывают процесс электролиза (отрицательное явление). Этот фактор надо учитывать при прокладке путей и подземных инженерных сооружений.
Величина тока, уходящего из рельсов в подземные сооружения, определяется величиной падения напряжения в рельсах, величиной переходного сопротивления между рельсами и землей, величиной сопротивления между землей и подземными сооружениями, а также взаимного расположения рельсовых путей и подземных сооружений. Чем больше падение напряжения в рельсах и чем меньше переходное сопротивление, тем больше величина «блуждающих» токов. Применение «бесстыковых» рельсов позволяет уменьшить падение напряжения.
Меры защиты от «блуждающих» токов:
˗ определение оптимальной трассы прокладки подземных сооружений и рельсовых путей;
˗ соблюдение нормативных расстояний от рельсовых путей до подземных сооружений;
˗ прокладка кабелей в тоннелях, коллекторах, и использование специальных изолирующих покрытий для труб и т.п.
На уровне транспортного предприятия меры борьбы с «блуждающими» токами следующие:
˗ соблюдение нормативного сопротивления в рельсах при прокладке и в процессе эксплуатации;
˗ соблюдение нормативного сопротивления в стыках рельсов;
˗ соблюдение переходного сопротивления рельсового пути путем использования защитных материалов в путях, резиновых вставок в основании под рельсовыми путями;
˗ увеличение плотности отсасывающей сети, вследствие чего уменьшается падение напряжения;
˗ уменьшение мощности тяговых подстанций;
˗ обеспечение контроля за режимом работы отсасывающей сети.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: Студент – человек, постоянно откладывающий неизбежность. 10918 – 
| 7416 – 
или читать все.
95.47.253.202 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно
Какое напряжение в контактной сети на РЖД и действительно ли оно доходит до 30 тысяч вольт?
Здравствуйте любители железных дорог и все, кому это интересно!
Сегодня отвечу на вопрос, часто задаваемый читателями : Почему на железных дорогах Дальнего Востока напряжение в контактной сети 30 000 Вольт а на Западных дорогах 3 000 Вольт?
Сразу поясняю, 30 000 Вольт, это напряжение в контактной сети переменного тока и если быть точным, величина напряжения варьируется от 27 000 до 30 000 Вольт. 3 000 Вольт, это напряжение в контактной сети постоянного тока.
Да, дороги востока России электрифицированы на переменном токе, а вот в Сибири, многие дороги работают на постоянном токе. Постоянный ток преобладает на дорогах центральных регионов нашей страны, но не везде. На западе страны многие дороги электрифицированы на переменном токе, например юг России и недалеко от Москвы, например, Северная железная дорога. Поедем из Москвы с Ярославского вокзала в сторону Дальнего Востока и уже через несколько часов наш московский электровоз на станции Данилов отцепится от поезда и прицепится электровоз переменного тока, тоже происходит и на станции Рязань, если мы едем на юг. Только сейчас уже вовсю эксплуатируются электровозы двойного питания. Что это такое? Это электровоз, который может работать как на постоянном так и на переменном токе, это очень здорово! Если раньше поезда стояли на станциях смены рода тока по 30 – 40 минут ожидая смены локомотивов, то теперь стоянка составляет несколько минут, достаточно опустить токоприемник и перевести электровоз в режим работы от другого рода тока, поднимаем токоприемник и поехали дальше!
Это электровозы серии ЭП20, присмотритесь, если увидите на вокзале. Ну а почему такой разброс, это в основном вопрос экономический. Первыми в стране электрифицировались железные дороги в центре страны и дешевле было применить в этом деле ток постоянный, напряжением 3 000 Вольт. Железные дороги востока страны переходили на электрическую тягу гораздо позже и здесь уже применялся ток переменный, а потому-что это и экономически и в тяговом аспекте более выгодно, чем ток постоянный. Во- первых для работы линии на постоянном токе требуется через каждые 25 километров строить тяговые подстанции, для улучшения токосъема требовалось прокладывать двойной контактный провод ну и постоянный ток обладает таким нехорошим свойством – он разрушает близлежащие металлические детали и опоры контактной сети, да и в тяге он проигрывает переменному току. Вообщем потери налицо.
Переменный ток лишен этих недостатков : тяговые подстанции можно строить на расстоянии 50 – 80 километров друг от друга, контактный провод прокладывается один, металлические детали не разрушаются, правда переменный ток негативно влияет на работу радиосвязи, но это мелочи. Как видите преимущества налицо!
Перспективность электротяги была доказана ведущими институтами и учеными и конечно впоследствии переменный ток взял верх над постоянным. В настоящее время многие участки с постоянным током, в том числе и на западе страны переводятся на переменный. Как пример, в конце 90-х годов прошлого века была проведена колоссальная работа по переделке большого участка Слюдянка – Зима, Восточно-Сибирской железной дороги с постоянного на переменный ток, поезда не ходили по Транссибу около шести суток! Сильно отличаются по устройству электровозы постоянного и переменного тока. Электровозы постоянного тока попроще да и в весе полегче, так как оборудования на них поменьше.
Внутри электровоза переменного тока ЭП-1
Электровозы переменного тока гораздо сложнее, весят они побольше, потому что оборудования на них больше. Электровозы переменного тока мощнее своих постоянных собратьев, соответственно можно существенно увеличить вес поездов, хотя представители постоянного тока в этом соревновании не уступают. Темой устройства, преимуществ и недостатков электровозов переменного и постоянного тока мы еще займемся. Ну вот пока все!
На дорогах с напряжением 30 000 Вольт нет проблемы ЗАЦЕПЕРОВ, особенно которые любят побегать по крыше состава, а самые отчаянные умудряются при этом еще и виснуть на токоприемнике. Зацепинг проблема запада и все дело далеко не в разном менталитете, просто 30 000 Вольт переменного тока как вы понимаете гораздо опасней 3 000 Вольт постоянного тока. Вероятность поражения электрическим током, если вы находитесь на крыше состава очень высока, а шансов остаться в живых после случайного соприкосновения с токоведущими элементами локомотива или электропоезда практически нет!