Hvordan får by- og interurbane elektrisk transport energi?

By- og intercity-elektrisk transport er blevet velkendte attributter i hverdagen for det moderne menneske. Vi er for længst holdt op med at tænke på, hvordan denne transport får sin mad. Alle ved, at biler er fyldt med benzin, cykler trampes af cyklister. Men hvordan fodres elektriske typer passagertransport: sporvogne, trolleybusser, monorail-tog, undergrundsbaner, elektriske tog, elektriske lokomotiver? Hvor og hvordan leveres drivenergien til dem? Lad os tale om det.

Sporvogn

I gamle dage var hver ny sporvognsøkonomi tvunget til at have sit eget kraftværk, da det offentlige elnet endnu ikke var tilstrækkeligt udviklet. I det 21. århundrede bliver strøm til sporvognsnettet forsynet fra net til generelle formål.

Strøm leveres af jævnstrøm med relativt lav spænding (550 V), hvilket ganske enkelt ville være uøkonomisk til langdistancetransmission.Af denne grund er trækkraftstationer placeret tæt på sporvognslinjerne, hvor vekselstrømmen fra højspændingsnettet omdannes til jævnstrøm (med en spænding på 600 V) til sporvognskontaktnettet. I byer, hvor både sporvogne og trolleybusser kører, har disse transportformer generelt en samlet energibesparelse.

På det tidligere Sovjetunionens territorium er der to ordninger til at drive luftledninger til sporvogne og trolleybusser: centraliseret og decentraliseret. Først kom den centraliserede. I den betjente store traktionstransformatorstationer udstyret med flere konverteringsenheder alle tilstødende linjer eller linjer placeret i en afstand på op til 2 kilometer fra dem. Transformatorstationer af denne type er i dag placeret i områder med høj tæthed af sporvognsruter.

Det decentraliserede system begyndte at danne sig efter 60'erne, da sporvognslinjer, trolleybusser, undergrundsbaner begyndte at dukke op, for eksempel fra byens centrum langs motorvejen, til et fjerntliggende område af byen osv.

Her installeres laveffekttraktionsstationer med en eller to omformerenheder, der er i stand til at forsyne maksimalt to sektioner af ledningen, for hver 1-2 kilometer af ledningen, idet hver endesektion kan forsynes af en tilstødende transformerstation.

Energitabet er således mindre, da effektafsnittene er kortere. Hvis der også opstår en fejl på en af ​​understationerne, vil ledningssektionen forblive strømførende fra den tilstødende understation.

Sporvognens kontakt med DC-linjen er gennem en strømaftager på taget af bilen. Dette kan være en strømaftager, semi-strømaftager, stang eller bue. Køreledningen til sporvognslinjen er normalt lettere at hænge end skinnen.Hvis der bruges en bom, er luftkontakterne arrangeret som trolleybomme. Strømmen går normalt gennem skinnerne til jord.

Trolleybus

I en trolleybus er kontaktnettet opdelt af sektionsisolatorer i isolerede segmenter, som hver er forbundet med traktionstransformatorstationen ved hjælp af fødeledninger (overhead eller under jorden). Dette gør det nemt at afbryde enkelte sektioner til reparation i tilfælde af fejl Hvis der opstår en fejl på forsyningskablet, er det muligt at installere jumpere på isolatorerne for at føde den berørte sektion fra den tilstødende (men dette er en unormal tilstand forbundet med risiko for overbelastning af strømforsyningen).

Træktransformatorstationen reducerer højspændingsvekselstrømmen fra 6 til 10 kV og omdanner den til jævnstrøm med en spænding på 600 volt. Spændingsfaldet på et hvilket som helst sted i netværket bør ifølge standarderne ikke være mere end 15%.

Trolleybussens kontaktnet adskiller sig fra sporvognens. Her er det to-leder, jorden bruges ikke til at dræne strøm, så dette netværk er mere komplekst. Lederne er placeret i lille afstand fra hinanden, hvorfor der kræves særlig omhyggelig beskyttelse mod tilkørsel og kortslutning, samt isolering i krydsene af trolleybusnet med hinanden og med sporvognsnet.

Derfor er der installeret specielle midler ved kryds, samt pile ved krydsningspunkterne. Derudover opretholdes en vis justerbar spænding, som forhindrer ledningerne i at overlappe hinanden i vinden. Det er derfor, stænger bruges til at drive trolleybusser - andre enheder vil simpelthen ikke tillade, at alle disse krav opfyldes.

Trolleybusbomme er følsomme over for køreledningens kvalitet, da enhver defekt i den kan føre til bomspring. Der er normer, ifølge hvilke brudvinklen ved fastgørelsespunktet for stangen ikke bør være mere end 4 °, og når du drejer i en vinkel på mere end 12 °, er buede holdere installeret. Glideskoen kører på wiren og kan ikke drejes med vognen, så her skal pile til.

Enkeltsporet

Monorail-tog har for nylig kørt i mange byer rundt om i verden: Las Vegas, Moskva, Toronto osv. De kan findes i forlystelsesparker, zoologiske haver, monorails bruges til lokal sightseeing og selvfølgelig til by- og forstadskommunikation.

Hjulene på sådanne tog er slet ikke støbejern, men støbejern. Hjulene fører simpelthen monorail-toget langs en betondrager - de skinner, hvorpå strømforsyningens spor og linjer (kontaktskinnen) er placeret.

Nogle monorails er designet på en sådan måde, at de placeres oven på en skinne, på samme måde som en person sidder oven på en hest. Nogle monorails er ophængt fra en bjælke nedenfor, der ligner en kæmpe lanterne på en stang. Selvfølgelig er monorails mere kompakte end konventionelle jernbaner, men de er dyrere at bygge.

Nogle monorails har ikke kun hjul, men også ekstra støtte baseret på et magnetfelt. Monorailen i Moskva kører for eksempel præcist på en magnetisk pude skabt af elektromagneter. Elektromagneter er i det rullende materiel, og der er permanente magneter i ledestrålens lærred.

Afhængigt af strømmens retning i den bevægelige dels elektromagneter, bevæger monorail-toget sig frem eller tilbage i henhold til princippet om frastødning af de magnetiske poler af samme navn - sådan fungerer den lineære elektriske motor.

Udover gummihjulene har monorail-toget også en kontaktskinne bestående af tre strømførende elementer: plus, minus og jord. Forsyningsspændingen til monorail lineærmotoren er konstant, svarende til 600 volt.

Underjordisk

Elektriske metrotog modtager deres elektricitet fra jævnstrømsnetværket - som regel fra den tredje (kontakt) skinne, hvis spænding er 750-900 volt. Jævnstrøm opnås i understationer fra vekselstrøm ved hjælp af ensrettere.

Togets kontakt med kontaktskinnen sker gennem en bevægelig strømaftager. Kontaktbussen er placeret til højre for sporene. Strømaftageren (den såkaldte «Pantograph») er placeret på vognens bogie og presses mod kontaktbussen nedefra. Plusset er på kontaktskinnen, minus er på togskinnerne.

Ud over strømstrømmen løber en svag "signal"-strøm langs sporskinnerne, hvilket er nødvendigt for blokering og automatisk skift af trafiklys. Sporene sender også information til førerkabinen om trafiksignalerne og den tilladte hastighed for metrotoget i den strækning.

Elektrisk lokomotiv

Et elektrisk lokomotiv er et lokomotiv, der drives af en trækmotor. Motoren i det elektriske lokomotiv modtager strøm fra traktionstransformatorstationen gennem kontaktnettet.

Den elektriske del af et elektrisk lokomotiv indeholder generelt ikke kun trækmotorer, men også spændingsomformere, samt enheder, der forbinder motorer til netværket mv. Det nuværende udstyr på et elektrisk lokomotiv er placeret på taget eller på dets dæksler og er designet til at forbinde det elektriske udstyr til kontaktnettet.

Opsamlingen af ​​strøm fra luftledningen er leveret af strømaftagere på taget, hvorefter strømmen føres gennem samleskinner og bøsninger til de elektriske enheder. På taget af det elektriske lokomotiv er der også koblingsenheder: luftafbrydere, kontakter til strømtyper og afbrydere til afbrydelse af netværket i tilfælde af strømaftagerfejl. Gennem busserne føres strømmen til hovedindgangen, til konverterings- og reguleringsanordningerne, til trækmotorerne og andre maskiner, derefter til hjulstykkerne og gennem dem til skinnerne, til jorden.

Regulering af trækkraften og hastigheden af ​​det elektriske lokomotiv opnås ved at ændre spændingen i motorens armatur og ved at ændre excitationskoefficienten for kollektormotorer eller ved at justere frekvensen og spændingen af ​​forsyningsstrømmen til asynkronmotorer.

Spændingsregulering udføres på flere måder. I første omgang, på et jævnstrøms elektrisk lokomotiv, er alle dets motorer forbundet i serie, og spændingen af ​​en motor på et otte-akslet elektrisk lokomotiv er 375 V, med en køreledningsspænding på 3 kV.

Grupper af traktionsmotorer kan skiftes fra serieforbindelse - til serie-parallel (2 grupper af 4 motorer forbundet i serie, så er spændingen for hver motor 750 V), eller til parallel (4 grupper af 2 motorer forbundet i serie, derefter denne spænding for en motor — 1500 V). Og for at opnå mellemspændinger på motorerne tilføjes grupper af reostater til kredsløbet, hvilket gør det muligt at justere spændingen i trin på 40-60 V, selvom dette fører til tab af noget af elektriciteten på reostaterne i form for varme.

Strømomformere inde i det elektriske lokomotiv er nødvendige for at ændre strømtypen og sænke køreledningsspændingen til de krævede værdier, der opfylder kravene til trækmotorer, hjælpemaskiner og andre kredsløb i det elektriske lokomotiv. Ombygningen sker direkte om bord.

På AC elektriske lokomotiver er der tilvejebragt en træktransformator for at reducere den indgående højspænding, samt en ensretter og udjævningsreaktorer for at opnå DC fra AC. Statiske spændings- og strømomformere kan installeres til at drive hjælpemaskiner. På elektriske lokomotiver med asynkront drev af begge strømtyper anvendes trækkraftinvertere, som omdanner jævnstrøm til vekselstrøm med reguleret spænding og frekvens, som tilføres trækmotorer.

Elektrisk tog

Et elektrisk tog eller elektrisk tog i klassisk form modtager strøm ved hjælp af strømaftagere gennem en køreledning eller køreskinne.I modsætning til et elektrisk lokomotiv er samlerne af elektriske tog placeret både på motorvogne og på trailere.

Hvis strømmen tilføres de bugserede biler, så får bilen strøm gennem specielle kabler. Strømaftageren er normalt på toppen, fra kontaktledningen udføres den af ​​samlere i form af strømaftagere (svarende til sporvognslinjer).

Normalt er strømopsamlingen enfaset, men der er også en trefaset, når det elektriske tog bruger strømaftagere af et specielt design til separat kontakt med flere ledninger eller kontaktskinner (når det kommer til metroen).

Det elektriske togs elektriske udstyr afhænger af typen af ​​strøm (der er jævnstrøm, vekselstrøm eller to-system elektriske tog), typen af ​​trækmotorer (kollektor eller asynkron), tilstedeværelsen eller fraværet af elektrisk bremsning.

I princippet ligner det elektriske udstyr i elektriske tog det elektriske udstyr i elektriske lokomotiver. I de fleste elektriske togmodeller er det dog placeret under karrosseriet og på vognenes tage for at øge passagerpladsen indeni. Principperne for at køre elektriske togmotorer er nogenlunde de samme som elektriske lokomotiver.