Miten kaupunki- ja kaupunkien välinen sähköliikenne saa energiaa?

Kaupunki- ja kaukoliikenteen sähköliikenteestä on tullut nyky-ihmisen tuttuja arjen ominaisuuksia. Olemme kauan sitten lakanneet ajattelemasta, miten tämä kuljetusväline saa ruokansa. Kaikki tietävät, että autot ovat täynnä bensiiniä ja pyöräilijät polkevat polkupyöriä. Mutta miten sähköisiä matkustajaliikennetyyppejä ruokitaan: raitiovaunut, johdinautot, yksiraiteiset junat, metrot, sähköjunat, sähköveturit? Mistä ja miten heille toimitetaan ajoenergiaa? Puhutaan siitä.

Raitiovaunu

Ennen vanhaan jokaisella uudella raitiovaunutaloudella oli pakko olla oma voimalaitos, koska julkiset sähköverkot eivät olleet vielä tarpeeksi kehittyneitä. 2000-luvulla raitiovaunuverkoston sähkö toimitetaan yleisverkoista.

Teho saadaan suhteellisen matalajännitteisellä tasavirralla (550 V), mikä olisi yksinkertaisesti epätaloudellista pitkän matkan lähetyksessä.Tästä syystä raitiovaunulinjojen läheisyydessä sijaitsevat vetoasemat, joissa suurjänniteverkosta tuleva vaihtovirta muunnetaan tasavirraksi (jännitteellä 600 V) raitiovaunun kosketusverkkoa varten. Kaupungeissa, joissa liikennöivät sekä raitiovaunut että johdinautot, näillä liikennemuodoilla on yleensä energiansäästöä.

Entisen Neuvostoliiton alueella on kaksi järjestelmää raitiovaunujen ja johdinautojen ilmajohtojen kytkemiseksi: keskitetty ja hajautettu. Ensin tuli keskitetty. Siinä suuret, useilla muunnosyksiköillä varustetut vetoasemat palvelivat kaikkia naapurilinjoja tai linjoja, jotka sijaitsevat enintään 2 kilometrin etäisyydellä niistä. Tämäntyyppiset sähköasemat sijaitsevat nykyään alueilla, joilla on paljon raitiovaunu- (raitiovaunu-) reittejä.

Hajautettu järjestelmä alkoi muodostua 60-luvun jälkeen, kun raitiovaunulinjoja, johdinautoja, metroja alkoi ilmestyä esimerkiksi kaupungin keskustasta valtatietä pitkin, kaupungin syrjäiselle alueelle jne.

Tässä 1-2 kilometrin välein asennetaan pienitehoisia vetomuuntamoita, joissa on yksi tai kaksi muuntajayksikköä, jotka pystyvät syöttämään enintään kaksi linjaosuutta, ja jokaiseen pääteosaan voidaan syöttää viereinen sähköasema.

Näin ollen energiahäviöt ovat pienemmät, koska tehoosuudet ovat lyhyempiä. Lisäksi jos jollakin sähköasemalla ilmenee vika, linjaosuus jää jännitteeksi viereiseltä sähköasemalta.

Raitiovaunun kosketus tasavirtalinjaan tapahtuu sen korin katossa olevan virroittimen kautta. Tämä voi olla virroitti, puolivirroitti, tanko tai kaari. Raitioradan yläjohto on yleensä helpompi ripustaa kuin kisko.Jos käytetään puomia, ilmakytkimet on järjestetty vaunupuomien tapaan. Virta kulkee yleensä kiskojen kautta maahan.

Johdinbussi

Vaunussa kosketusverkko on jaettu lohkoeristimillä eristettyihin segmentteihin, joista kukin on yhdistetty vetojohtoon syöttöjohtojen (yli- tai maanalaisten) avulla. Tämä mahdollistaa yksittäisten osien kytkemisen helposti pois päältä korjausta varten vian sattuessa. Jos syöttökaapelissa ilmenee vika, eristimiin on mahdollista asentaa hyppyjohtimia syöttämään kyseistä osaa viereisestä (mutta tämä on epänormaali tila, joka liittyy virtalähteen ylikuormitusriskiin).

Vetoasema pienentää suurjännitteisen vaihtovirran 6 kV:sta 10 kV:iin ja muuntaa sen tasavirraksi 600 voltin jännitteellä. Jännitteen pudotus missä tahansa verkon kohdassa standardien mukaan ei saa olla yli 15%.

Raitiovaunun kontaktiverkosto eroaa raitiovaunun kontaktiverkostosta. Tässä se on kaksijohtiminen, maata ei käytetä virran tyhjentämiseen, joten tämä verkko on monimutkaisempi. Johtimet sijaitsevat pienellä etäisyydellä toisistaan, minkä vuoksi tarvitaan erityisen huolellista suojausta lähestymistä ja oikosulkua vastaan ​​sekä eristystä johdinautoverkkojen risteyksissä keskenään ja raitiovaunuverkkojen kanssa.

Siksi risteyksissä asennetaan erityisiä välineitä sekä nuolet risteyspisteisiin. Lisäksi ylläpidetään jonkin verran säädettävää jännitettä, joka estää johtoja menemästä päällekkäin tuulessa. Tästä syystä johdinautojen voimanlähteenä käytetään tankoja – muut laitteet eivät yksinkertaisesti pysty täyttämään kaikkia näitä vaatimuksia.

Johdinautojen puomit ovat herkkiä ajojohdin laadulle, sillä sen mikä tahansa vika voi johtaa puomin hyppäämiseen. On olemassa normeja, joiden mukaan tangon kiinnityskohdan murtokulma ei saa olla yli 4 °, ja kun käännetään yli 12 ° kulmassa, asennetaan kaarevat pidikkeet. Liukukenkä kulkee vaijerin päällä eikä sitä voi pyörittää vaunun kanssa, joten tässä tarvitaan nuolia.

Yksittäinen kappale

Monorail-junat ovat viime aikoina liikennöineet monissa kaupungeissa ympäri maailmaa: Las Vegasissa, Moskovassa, Torontossa jne. Niitä löytyy huvipuistoista, eläintarhoista, monoraileja käytetään paikallisiin nähtävyyksiin ja tietysti kaupunkien ja esikaupunkien viestintään.

Tällaisten junien pyörät eivät ole lainkaan valurautaa, vaan valurautaa. Pyörät yksinkertaisesti ohjaavat monorail-junaa pitkin betonipalkkia - kiskoja, joilla virtalähteen rata ja linjat (kosketinkisko) sijaitsevat.

Jotkut yksikiskot on suunniteltu siten, että ne sijoitetaan kiskon päälle, samalla tavalla kuin henkilö istuu hevosen päällä. Jotkut yksikiskot on ripustettu alla olevaan palkkiin, jotka muistuttavat pylväässä olevaa jättiläislyhtyä. Tietenkin yksiraiteiset radat ovat kompaktimpia kuin perinteiset rautatiet, mutta niiden rakentaminen on kalliimpaa.

Joissakin yksikiskoissa ei ole vain pyöriä, vaan myös magneettikenttään perustuva lisätuki. Esimerkiksi Moskovan monorail kulkee juuri sähkömagneettien luomalla magneettityynyllä. Sähkömagneetit ovat liikkuvassa kalustossa ja kestomagneetit ohjauspalkin kankaassa.

Liikkuvan osan sähkömagneettien virran suunnasta riippuen monorail-juna liikkuu eteenpäin tai taaksepäin samannimisen magneettinapojen hylkimisperiaatteen mukaisesti - näin lineaarinen sähkömoottori toimii.

Kumipyörien lisäksi monorail-junassa on myös kontaktikisko, joka koostuu kolmesta virtaa kuljettavasta elementistä: plus, miinus ja maa. Yksiraiteisen lineaarimoottorin syöttöjännite on vakio, 600 volttia.

Maanalainen

Sähköiset metrojunat saavat sähkönsä tasavirtaverkosta - pääsääntöisesti kolmannelta (kosketus)kiskolta, jonka jännite on 750-900 volttia. Tasavirta saadaan sähköasemilla vaihtovirrasta tasasuuntaajien avulla.

Junan kosketus kosketuskiskoon tapahtuu liikkuvan virranottolaitteen kautta. Kontaktiväylä sijaitsee raiteiden oikealla puolella. Virranotto (ns. «Pantograph») sijaitsee vaunun telissä ja painetaan kosketusväylää vasten alhaalta. Plussa on kontaktikiskossa, miinus junan raiteilla.

Tehovirran lisäksi kiskoja pitkin kulkee heikko "signaali"-virta, joka on välttämätön liikennevalojen estämiseksi ja automaattiseksi kytkemiseksi. Raidet välittävät myös ohjaamolle tietoa kyseisellä osuudella olevista liikennemerkeistä ja metrojunan sallitusta nopeudesta.

Sähköveturi

Sähköveturi on vetomoottorilla toimiva veturi. Sähköveturin moottori saa voiman vetoasemalta kontaktiverkon kautta.

Sähköveturin sähköosa sisältää yleensä vetomoottoreiden lisäksi jännitteenmuuntimia sekä laitteita, jotka yhdistävät moottoreita verkkoon jne. Sähköveturin nykyiset laitteet sijaitsevat katolla tai sen kansissa ja on tarkoitettu kytkemään sähkölaitteet kosketusverkkoon.

Virran kerääminen ilmajohdosta tapahtuu katolla olevilla virroittimilla, minkä jälkeen virta syötetään kiskojen ja holkkien kautta sähkölaitteisiin. Sähköveturin katolla on myös kytkinlaitteet: ilmakytkimet, virtatyyppien kytkimet ja erottimet verkosta irrottamiseen virroittimen toimintahäiriön sattuessa. Linja-autojen kautta virta syötetään päätuloon, muunto- ja säätölaitteisiin, vetomoottoreihin ja muihin koneisiin, sitten pyörän kappaleisiin ja niiden kautta kiskoille, maahan.

Sähköveturin vetovoiman ja nopeuden säätö saadaan aikaan muuttamalla jännitettä moottorin ankkurissa ja muuttamalla kollektorimoottoreiden virityskerrointa tai säätämällä asynkronisten moottoreiden syöttövirran taajuutta ja jännitettä.

Jännitteensäätö tapahtuu useilla tavoilla. Aluksi tasavirtasähköveturissa kaikki sen moottorit on kytketty sarjaan, ja kahdeksanakselisen sähköveturin yhden moottorin jännite on 375 V, ajojännite 3 kV.

Vetomoottoriryhmät voidaan kytkeä sarjakytkennästä - sarjaan rinnakkain (2 ryhmää 4 moottoria kytketty sarjaan, jolloin kunkin moottorin jännite on 750 V) tai rinnan (4 ryhmää 2 moottoria kytketty sarjaan, sitten tämä jännite yhdelle moottorille — 1500 V). Ja moottoreiden välijännitteiden saamiseksi piiriin lisätään reostaattiryhmiä, mikä mahdollistaa jännitteen säätämisen 40-60 V:n portaissa, vaikka tämä johtaa osan sähkön menetykseen reostaattien reostaateissa. lämmön muoto.

Sähköveturin sisällä olevat tehonmuuntimet ovat tarpeen virran tyypin vaihtamiseksi ja ajojohtimen jännitteen alentamiseksi vaadittuihin arvoihin, jotka täyttävät vetomoottorien, apukoneiden ja muiden sähköveturin piirien vaatimukset. Muutos tehdään suoraan laivalla.

Vaihtovirtasähkövetureissa on vetomuuntaja pienentämään tulon korkeaa jännitettä sekä tasasuuntaaja ja tasoitusreaktorit tasavirran saamiseksi vaihtovirrasta. Staattiset jännite- ja virtamuuntimet voidaan asentaa apukoneiden tehonlähteeksi. Sähkövetureissa, joissa on molempien virtatyyppien asynkroninen käyttö, käytetään ajoinverttereitä, jotka muuttavat tasavirran säädetyllä jännitteellä ja taajuudella vaihtovirraksi, joka syötetään vetomoottoreihin.

Sähköjuna

Klassisessa muodossa oleva sähköjuna tai sähköjuna vastaanottaa sähköä virroittimien avulla ajolangan tai ajokiskon kautta.Toisin kuin sähköveturissa, sähköjunien keräimet sijaitsevat sekä autoissa että perävaunuissa.

Jos virta syötetään hinattaviin autoihin, auto saa virtansa erityisten kaapeleiden kautta. Virranotto on yleensä ylhäällä, ajolangasta, sen suorittavat virroittimien muodossa olevat keräimet (samanlaiset kuin raitiotie).

Yleensä virranotto on yksivaiheinen, mutta on myös kolmivaiheinen, jolloin sähköjuna käyttää erikoisrakenteisia virroittimia erilliseen kosketukseen useiden johtimien tai kosketuskiskojen kanssa (metrossa).

Sähköjunan sähkölaitteet riippuvat virran tyypistä (on tasavirta-, vaihtovirta- tai kaksijärjestelmäsähköjunia), vetomoottorien tyypistä (kollektori tai asynkroninen), sähköjarrutuksen olemassaolosta tai puuttumisesta.

Periaatteessa sähköjunien sähkölaitteet ovat samanlaisia ​​kuin sähkövetureiden sähkölaitteet. Useimmissa sähköjunamalleissa se kuitenkin sijoitetaan korin alle ja vaunujen kattoihin lisäämään matkustajatilaa sisällä. Sähköjunien moottoreiden käyttöperiaatteet ovat suunnilleen samat kuin sähkövetureissa.