Hvordan får urban og interurban elektrisk transport energi?

By- og intercity-elektrisk transport har blitt kjente attributter i hverdagen for det moderne mennesket. Vi har for lengst sluttet å tenke på hvordan denne transporten får maten sin. Alle vet at biler fylles med bensin, sykler tråkkes av syklister. Men hvordan mates elektriske typer persontransport: trikker, trolleybusser, monorail-tog, T-bane, elektriske tog, elektriske lokomotiver? Hvor og hvordan blir drivenergien tilført dem? La oss snakke om det.

Trikk

I gamle dager ble hver ny trikkeøkonomi tvunget til å ha sin egen kraftstasjon, da offentlige strømnett ennå ikke var tilstrekkelig utviklet. På 2000-tallet blir strøm til trikkenettet levert fra generelle nett.

Strøm leveres av relativt lavspent likestrøm (550 V), noe som rett og slett ville vært uøkonomisk for langdistanseoverføring.Av denne grunn er trekkraftstasjoner plassert i nærheten av trikkelinjene, hvor vekselstrømmen fra høyspentnettet omdannes til likestrøm (med en spenning på 600 V) for trikkekontaktnettet. I byer der både trikker og trolleybusser kjører, har disse transportformene generelt en samlet energibesparelse.

På territoriet til det tidligere Sovjetunionen er det to ordninger for å drive luftledninger for trikker og trolleybusser: sentralisert og desentralisert. Først kom den sentraliserte. I den serverte store trekkraftstasjoner utstyrt med flere konverteringsenheter alle nærliggende linjer eller linjer som ligger i en avstand på opptil 2 kilometer fra dem. Nettstasjoner av denne typen er i dag lokalisert i områder med stor tetthet av trikkeveier.

Det desentraliserte systemet begynte å danne seg etter 60-tallet, da trikkelinjer, trolleybusser, t-bane begynte å dukke opp, for eksempel fra sentrum langs motorveien, til et avsidesliggende område av byen, etc.

Her monteres laveffekt trekkstasjoner med en eller to omformerenheter som kan forsyne maksimalt to seksjoner av ledningen hver 1-2 kilometer av ledningen, hvor hver endedel kan forsynes av en tilstøtende nettstasjon.

Dermed blir energitapene mindre, da kraftseksjonene er kortere. Dessuten, hvis det oppstår en feil ved en av understasjonene, vil ledningsseksjonen forbli strømførende fra den tilstøtende understasjonen.

Trikkens kontakt med DC-linjen er gjennom en pantograf på taket av bilen. Dette kan være en pantograf, semi-pantograph, stang eller bue. Kjøreledningen til trikkelinjen er vanligvis lettere å henge enn skinnen.Hvis en bom brukes, er luftbryterne arrangert som trallebommer. Strømmen går vanligvis gjennom skinnene til jord.

Trolleybuss

I en trolleybuss er kontaktnettverket delt opp av seksjonsisolatorer i isolerte segmenter, som hver er koblet til trekktransformatorstasjonen ved hjelp av mateledninger (overhead eller underground). Dette gjør at enkeltseksjoner enkelt kan slås av for reparasjon ved feil Hvis det oppstår feil på tilførselskabelen, er det mulig å installere jumpere på isolatorene for å mate den berørte seksjonen fra den tilstøtende (men dette er en unormal modus forbundet med risiko for overbelastning av strømforsyningen).

Trekktransformatorstasjonen reduserer høyspentvekselstrømmen fra 6 til 10 kV og konverterer den til likestrøm med en spenning på 600 volt. Spenningsfallet på et hvilket som helst sted i nettverket, i henhold til standardene, bør ikke være mer enn 15 %.

Kontaktnettet til trolleybussen skiller seg fra trikkens. Her er det to-leder, bakken brukes ikke til å tappe strøm, så dette nettverket er mer komplekst. Lederne er plassert med liten avstand fra hverandre, hvorfor det kreves spesielt nøye beskyttelse mot innkjøring og kortslutning, samt isolasjon i kryssene av trolleybussnett med hverandre og med trikkenett.

Derfor er det installert spesielle midler i kryss, samt piler ved krysspunktene. I tillegg opprettholdes noe justerbar spenning, som hindrer at ledningene overlapper hverandre i vinden. Det er derfor stenger brukes til å drive trolleybusser - andre enheter vil rett og slett ikke tillate at alle disse kravene oppfylles.

Trolleybussbommer er følsomme for kvaliteten på kontaktledningen, da enhver defekt i den kan føre til bomhopp. Det er normer i henhold til hvilke bruddvinkelen ved festepunktet for stangen ikke skal være mer enn 4 °, og når du svinger i en vinkel på mer enn 12 °, er buede holdere installert. Glideskoen går på vaieren og kan ikke roteres med trallen, så her trengs piler.

Enkeltspor

Monorail-tog har nylig kjørt i mange byer rundt om i verden: Las Vegas, Moskva, Toronto, etc. De kan bli funnet i fornøyelsesparker, dyreparker, monorails brukes til lokal sightseeing og, selvfølgelig, for kommunikasjon i byer og forsteder.

Hjulene på slike tog er ikke støpejern i det hele tatt, men støpejern. Hjulene fører ganske enkelt monorail-toget langs en betongdrager - skinnene som sporet og linjene (kontaktskinnen) til strømforsyningen er plassert på.

Noen monorails er utformet på en slik måte at de er plassert på toppen av en rail, lik hvordan en person sitter på toppen av en hest. Noen monorails er hengt opp fra en bjelke under, som ligner en gigantisk lykt på en stang. Selvfølgelig er monorails mer kompakte enn konvensjonelle jernbaner, men de er dyrere å bygge.

Noen monorails har ikke bare hjul, men også ekstra støtte basert på et magnetfelt. Monorailen i Moskva kjører for eksempel nøyaktig på en magnetisk pute skapt av elektromagneter. Elektromagneter er i det rullende materiellet, og det er permanente magneter i lerretet til ledestrålen.

Avhengig av retningen til strømmen i elektromagnetene til den bevegelige delen, beveger monorail-toget seg fremover eller bakover i henhold til prinsippet om frastøting av de magnetiske polene med samme navn - dette er hvordan den lineære elektriske motoren fungerer.

I tillegg til gummihjulene har monorail-toget også en kontaktskinne som består av tre strømførende elementer: pluss, minus og jord. Tilførselsspenningen til monorail lineærmotoren er konstant, lik 600 volt.

Underjordisk

Elektriske t-banetog mottar strømmen fra likestrømsnettverket - som regel fra den tredje (kontakt) skinnen, hvis spenning er 750-900 volt. Likestrøm oppnås i nettstasjoner fra vekselstrøm ved bruk av likerettere.

Togets kontakt med kontaktskinnen skjer gjennom en bevegelig strømavtaker. Kontaktbussen er plassert til høyre for sporene. Strømavsamleren (den såkalte «Pantograph») er plassert på vognens boggi og presses mot kontaktbussen nedenfra. Pluss er på kontaktskinnen, minus er på togskinnene.

I tillegg til kraftstrømmen flyter det en svak "signal"-strøm langs sporskinnene, noe som er nødvendig for blokkering og automatisk veksling av trafikklys. Sporene overfører også informasjon til førerhuset om trafikksignalene og tillatt hastighet på T-banetoget i den strekningen.

Elektrisk lokomotiv

Et elektrisk lokomotiv er et lokomotiv som drives av en trekkmotor. Motoren til det elektriske lokomotivet mottar strøm fra trekkrafttransformatorstasjonen gjennom kontaktnettet.

Den elektriske delen av et elektrisk lokomotiv inneholder generelt ikke bare trekkmotorer, men også spenningsomformere, samt enheter som kobler motorer til nettverket, etc. Det nåværende utstyret til et elektrisk lokomotiv er plassert på taket eller på dekslene og er designet for å koble det elektriske utstyret til kontaktnettverket.

Oppsamlingen av strøm fra luftledningen leveres av strømavtakere på taket, hvoretter strømmen føres gjennom samleskinnene og gjennomføringene til de elektriske enhetene. På taket av det elektriske lokomotivet er det også koblingsenheter: luftbrytere, brytere for strømtyper og frakoblere for å koble fra nettverket i tilfelle strømavtakerfeil. Gjennom bussene føres strømmen til hovedinngangen, til omformings- og reguleringsanordningene, til trekkmotorene og andre maskiner, deretter til hjulstykkene og gjennom dem til skinnene, til bakken.

Regulering av trekkraften og hastigheten til det elektriske lokomotivet oppnås ved å endre spenningen i motorens armatur og ved å endre eksitasjonskoeffisienten til kollektormotorer eller ved å justere frekvensen og spenningen til forsyningsstrømmen til asynkronmotorer.

Spenningsregulering gjøres på flere måter. Til å begynne med, på et elektrisk lokomotiv med likestrøm, er alle motorene koblet i serie, og spenningen til en motor på et åtte-akslet elektrisk lokomotiv er 375 V, med en ledningsspenning på 3 kV.

Grupper av trekkmotorer kan byttes fra seriekobling — til serie-parallell (2 grupper med 4 motorer koblet i serie, deretter er spenningen for hver motor 750 V), eller til parallell (4 grupper med 2 motorer koblet i serie, deretter denne spenningen for en motor — 1500 V). Og for å oppnå mellomspenninger til motorene, legges grupper av reostater til kretsen, noe som gjør det mulig å justere spenningen i trinn på 40-60 V, selv om dette fører til tap av noe av elektrisiteten på reostatene i form for varme.

Kraftomformere inne i det elektriske lokomotivet er nødvendige for å endre strømtypen og senke ledningsspenningen til de nødvendige verdiene som oppfyller kravene til trekkmotorer, hjelpemaskiner og andre kretser til det elektriske lokomotivet. Ombyggingen gjøres direkte om bord.

På AC-elektriske lokomotiver er det gitt en trekkrafttransformator for å redusere inngangshøyspenningen, samt en likeretter og utjevningsreaktorer for å oppnå likestrøm fra AC. Statisk spenning og strømomformere kan installeres for å drive hjelpemaskiner. På elektriske lokomotiver med asynkron drift av begge strømtyper benyttes trekkvekselrettere som konverterer likestrøm til vekselstrøm med regulert spenning og frekvens, som mates til trekkmotorer.

Elektrisk tog

Et elektrisk tog eller elektrisk tog i klassisk form mottar strøm ved hjelp av strømavtakere gjennom en kontaktledning eller kontaktskinne.I motsetning til et elektrisk lokomotiv, er samlerne av elektriske tog plassert både på motorvogner og på tilhengere.

Hvis strømmen tilføres de tauede bilene, blir bilen drevet gjennom spesielle kabler. Strømsamleren er vanligvis på toppen, fra kontaktledningen utføres den av samlere i form av strømavtakere (ligner på trikkelinjer).

Vanligvis er strømsamlingen enfaset, men det er også en trefaset, når det elektriske toget bruker pantografer av en spesiell design for separat kontakt med flere ledninger eller kontaktskinner (når det gjelder t-banen).

Det elektriske utstyret til det elektriske toget avhenger av typen strøm (det er likestrøm, vekselstrøm eller to-system elektriske tog), typen trekkmotorer (kollektor eller asynkron), tilstedeværelse eller fravær av elektrisk bremsing.

I prinsippet ligner det elektriske utstyret til elektriske tog det elektriske utstyret til elektriske lokomotiver. Men i de fleste elektriske togmodeller er den plassert under karosseriet og på taket på bilene for å øke passasjerplassen inne. Prinsippene for å kjøre elektriske togmotorer er omtrent de samme som elektriske lokomotiver.