Paano nakakakuha ng enerhiya ang urban at interurban electric transport?

Ang urban at intercity electric transport ay naging pamilyar na katangian ng pang-araw-araw na buhay para sa modernong tao. Matagal na kaming tumigil sa pag-iisip tungkol sa kung paano nakakakuha ng pagkain ang transportasyong ito. Alam ng lahat na ang mga kotse ay puno ng gasolina, ang mga bisikleta ay pinapaypayan ng mga siklista. Ngunit paano pinapakain ang mga de-koryenteng uri ng transportasyon ng pasahero: mga tram, trolleybus, monorail na tren, subway, electric train, electric locomotives? Saan at paano ibinibigay sa kanila ang enerhiya sa pagmamaneho? Pag-usapan natin ito.

Tram

Noong unang panahon, ang bawat bagong ekonomiya ng tram ay pinilit na magkaroon ng sarili nitong power station, dahil hindi pa sapat ang pagbuo ng mga pampublikong power grid. Sa ika-21 siglo, ang power para sa tram network ay ibinibigay mula sa mga general purpose network.

Ang kapangyarihan ay ibinibigay ng medyo mababang boltahe na direktang kasalukuyang (550 V), na magiging hindi matipid para sa long-distance transmission.Para sa kadahilanang ito, ang mga substation ng traksyon ay matatagpuan malapit sa mga linya ng tram, kung saan ang alternating current mula sa high-voltage network ay na-convert sa direktang kasalukuyang (na may boltahe na 600 V) para sa tram contact network. Sa mga lungsod kung saan parehong tumatakbo ang mga tram at trolleybus, ang mga mode ng transportasyon na ito sa pangkalahatan ay may pangkalahatang pagtitipid ng enerhiya.

Sa teritoryo ng dating Unyong Sobyet, mayroong dalawang mga scheme para sa pagpapagana ng mga overhead na linya para sa mga tram at trolleybus: sentralisado at desentralisado. Unang dumating ang sentralisadong isa. Sa loob nito, ang mga malalaking substation ng traksyon na nilagyan ng ilang mga yunit ng pag-convert ay nagsilbi sa lahat ng mga kalapit na linya o linya na matatagpuan sa layo na hanggang 2 kilometro mula sa kanila. Ang mga substation ng ganitong uri ay matatagpuan ngayon sa mga lugar na may mataas na density ng mga ruta ng tram (trolley).

Ang desentralisadong sistema ay nagsimulang mabuo pagkatapos ng 60s, nang magsimulang lumitaw ang mga linya ng tram, trolleybus, subway, halimbawa, mula sa sentro ng lungsod sa kahabaan ng highway, hanggang sa isang liblib na lugar ng lungsod, atbp.

Dito, ang mga low-power traction substation na may isa o dalawang converter unit na may kakayahang mag-supply ng maximum na dalawang seksyon ng linya ay ini-install bawat 1-2 kilometro ng linya, ang bawat end section ay maaaring ibigay ng isang katabing substation.

Kaya, ang mga pagkalugi ng enerhiya ay mas maliit, dahil ang mga seksyon ng kapangyarihan ay mas maikli. Gayundin, kung magkaroon ng fault sa isa sa mga substation, ang seksyon ng linya ay mananatiling energized mula sa katabing substation.

Ang contact ng tram na may linya ng DC ay sa pamamagitan ng isang pantograph sa bubong ng kotse nito. Ito ay maaaring isang pantograph, semi-pantograph, bar o arc. Ang overhead wire ng linya ng tram ay karaniwang mas madaling ibitin kaysa sa riles.Kung gumamit ng boom, ang mga air switch ay nakaayos tulad ng mga trolley boom. Ang daloy ng kasalukuyang ay karaniwang sa pamamagitan ng mga riles sa lupa.

Trolleybus

Sa isang trolley bus, ang contact network ay nahahati sa pamamagitan ng mga insulator ng seksyon sa mga nakahiwalay na mga segment, na ang bawat isa ay konektado sa traction substation sa pamamagitan ng mga linya ng feeder (overhead o underground). Madali nitong pinahihintulutan ang mga indibidwal na seksyon na patayin para sa pagkukumpuni kung sakaling magkaroon ng fault. Kung magkaroon ng fault sa supply cable, posibleng mag-install ng mga jumper sa mga insulator para pakainin ang apektadong seksyon mula sa katabi (ngunit ito ay isang abnormal mode na nauugnay sa panganib ng overload ng power supply).

Binabawasan ng traction substation ang high-voltage alternating current mula 6 hanggang 10 kV at kino-convert ito sa direct current na may boltahe na 600 volts. Ang pagbaba ng boltahe sa anumang punto ng network, ayon sa mga pamantayan, ay hindi dapat higit sa 15%.

Ang contact network ng trolley bus ay iba sa tram. Narito ito ay dalawang-wire, ang lupa ay hindi ginagamit upang maubos ang kasalukuyang, kaya ang network na ito ay mas kumplikado. Ang mga konduktor ay matatagpuan sa isang maliit na distansya mula sa isa't isa, kung kaya't ang partikular na maingat na proteksyon laban sa papalapit at short-circuiting ay kinakailangan, pati na rin ang pagkakabukod sa mga intersection ng mga network ng trolleybus sa bawat isa at sa mga network ng tram.

Samakatuwid, ang mga espesyal na paraan ay naka-install sa mga intersection, pati na rin ang mga arrow sa mga junction point. Bilang karagdagan, ang ilang adjustable na boltahe ay pinananatili, na pumipigil sa mga wire mula sa magkakapatong sa hangin. Iyon ang dahilan kung bakit ginagamit ang mga rod sa pagpapagana ng mga trolleybus — hindi papayagan ng ibang mga device na matugunan ang lahat ng kinakailangang ito.

Ang mga trolleybus boom ay sensitibo sa kalidad ng catenary, dahil ang anumang depekto dito ay maaaring humantong sa boom jump. Mayroong mga pamantayan ayon sa kung saan ang anggulo ng pagsira sa punto ng attachment ng baras ay hindi dapat higit sa 4 °, at kapag lumiliko sa isang anggulo na higit sa 12 °, naka-install ang mga curved holder. Ang sliding shoe ay tumatakbo sa wire at hindi maaaring paikutin sa trolley, kaya kailangan ang mga arrow dito.

Single track

Ang mga monorail na tren ay nagpapatakbo kamakailan sa maraming lungsod sa buong mundo: Las Vegas, Moscow, Toronto, atbp. Matatagpuan ang mga ito sa mga parke ng libangan, mga zoo, ang mga monorail ay ginagamit para sa lokal na pamamasyal at, siyempre, para sa mga komunikasyon sa lunsod o bayan at suburban.

Ang mga gulong ng naturang mga tren ay hindi cast iron sa lahat, ngunit cast iron. Ginagabayan lamang ng mga gulong ang monorail na tren sa isang kongkretong girder—ang mga riles kung saan matatagpuan ang track at mga linya (ang contact rail) ng power supply.

Ang ilang mga monorail ay idinisenyo sa paraang inilalagay ang mga ito sa ibabaw ng isang riles, katulad ng kung paano nakaupo ang isang tao sa ibabaw ng isang kabayo. Ang ilang mga monorail ay sinuspinde mula sa isang sinag sa ibaba, na kahawig ng isang higanteng parol sa isang poste. Siyempre, ang mga monorail ay mas compact kaysa sa maginoo na mga riles, ngunit mas mahal ang mga ito sa pagtatayo.

Ang ilang mga monorail ay hindi lamang mga gulong, kundi pati na rin ang karagdagang suporta batay sa isang magnetic field. Ang Moscow monorail, halimbawa, ay tumatakbo nang tumpak sa isang magnetic cushion na nilikha ng mga electromagnet. Ang mga electromagnet ay nasa rolling stock, at may mga permanenteng magnet sa canvas ng gabay na sinag.

Depende sa direksyon ng kasalukuyang sa mga electromagnet ng gumagalaw na bahagi, ang monorail na tren ay gumagalaw pasulong o paatras ayon sa prinsipyo ng pagtanggi ng mga magnetic pole ng parehong pangalan - ito ay kung paano gumagana ang linear electric motor.

Bilang karagdagan sa mga gulong ng goma, ang monorail na tren ay mayroon ding contact rail na binubuo ng tatlong kasalukuyang-dalang elemento: plus, minus at ground. Ang supply boltahe ng monorail linear motor ay pare-pareho, katumbas ng 600 volts.

Sa ilalim ng lupa

Ang mga de-koryenteng tren sa subway ay tumatanggap ng kanilang kuryente mula sa direktang kasalukuyang network - bilang isang panuntunan, mula sa ikatlong (contact) na riles, ang boltahe nito ay 750-900 volts. Ang direktang kasalukuyang ay nakuha sa mga substation mula sa alternating current gamit ang mga rectifier.

Ang contact ng tren sa contact rail ay ginawa sa pamamagitan ng isang movable current collector. Ang contact bus ay matatagpuan sa kanan ng mga riles. Ang kasalukuyang kolektor (ang tinatawag na «Pantograph») ay matatagpuan sa bogie ng karwahe at nakadikit sa contact bus mula sa ibaba. Ang plus ay nasa contact rail, ang minus ay nasa riles ng tren.

Bilang karagdagan sa kasalukuyang kapangyarihan, ang isang mahinang "signal" na kasalukuyang dumadaloy sa mga riles ng track, na kinakailangan para sa pagharang at awtomatikong paglipat ng mga ilaw ng trapiko. Ang mga riles ay nagpapadala din ng impormasyon sa cabin ng driver tungkol sa mga signal ng trapiko at ang pinahihintulutang bilis ng tren sa subway sa seksyong iyon.

De-kuryenteng lokomotibo

Ang electric locomotive ay isang lokomotibo na pinapagana ng isang traction motor. Ang makina ng electric locomotive ay tumatanggap ng kapangyarihan mula sa traction substation sa pamamagitan ng contact network.

Ang de-koryenteng bahagi ng isang de-koryenteng lokomotibo sa pangkalahatan ay naglalaman ng hindi lamang mga motor ng traksyon, kundi pati na rin ang mga converter ng boltahe, pati na rin ang mga aparato na kumokonekta sa mga motor sa network, atbp. Ang kasalukuyang kagamitan ng isang electric locomotive ay matatagpuan sa bubong o sa mga takip nito at idinisenyo upang ikonekta ang mga de-koryenteng kagamitan sa network ng contact.

Ang koleksyon ng kasalukuyang mula sa overhead na linya ay ibinibigay ng mga pantograph sa bubong, pagkatapos nito ang kasalukuyang ay pinapakain sa pamamagitan ng mga busbar at bushings sa mga de-koryenteng aparato. Sa bubong ng electric locomotive mayroon ding mga switching device: air switch, switch para sa kasalukuyang mga uri at disconnectors para sa pagdiskonekta mula sa network kung sakaling magkaroon ng pantograph malfunction. Sa pamamagitan ng mga bus, ang kasalukuyang ay pinapakain sa pangunahing input, sa mga nagko-convert at nagre-regulate na mga aparato, sa mga traksyon na motor at iba pang mga makina, pagkatapos ay sa mga piraso ng gulong at sa pamamagitan ng mga ito sa mga riles, sa lupa.

Ang regulasyon ng pagsusumikap sa traksyon at bilis ng de-koryenteng lokomotibo ay nakakamit sa pamamagitan ng pagbabago ng boltahe sa armature ng motor at sa pamamagitan ng pagbabago ng koepisyent ng paggulo ng mga motor ng kolektor o sa pamamagitan ng pagsasaayos ng dalas at boltahe ng kasalukuyang supply ng mga asynchronous na motor.

Ang regulasyon ng boltahe ay ginagawa sa maraming paraan. Sa una, sa isang direktang kasalukuyang de-koryenteng lokomotibo, ang lahat ng mga motor nito ay konektado sa serye, at ang boltahe ng isang motor sa isang walong-axle na de-koryenteng lokomotibo ay 375 V, na may boltahe ng catenary na 3 kV.

Ang mga grupo ng mga traksyon na motor ay maaaring ilipat mula sa serye na koneksyon — sa serye-parallel (2 grupo ng 4 na motor na konektado sa serye, pagkatapos ay ang boltahe para sa bawat motor ay 750 V), o sa parallel (4 na grupo ng 2 motor na konektado sa serye, pagkatapos ang boltahe na ito para sa isang motor - 1500 V). At upang makakuha ng mga intermediate na boltahe ng mga motor, ang mga grupo ng mga rheostat ay idinagdag sa circuit, na ginagawang posible na ayusin ang boltahe sa mga hakbang na 40-60 V, bagaman ito ay humantong sa pagkawala ng ilan sa mga kuryente sa mga rheostat sa anyo ng init.

Ang mga power converter sa loob ng electric locomotive ay kinakailangan upang baguhin ang uri ng kasalukuyang at babaan ang catenary boltahe sa mga kinakailangang halaga na nakakatugon sa mga kinakailangan ng traction motors, auxiliary machine at iba pang mga circuit ng electric locomotive. Ang conversion ay ginagawa nang direkta sa board.

Sa AC electric locomotives, isang traction transformer ang ibinibigay upang bawasan ang input na mataas na boltahe, pati na rin ang isang rectifier at smoothing reactors upang makakuha ng DC mula sa AC. Maaaring i-install ang mga static na boltahe at kasalukuyang mga converter sa pagpapagana ng mga auxiliary machine. Sa mga de-koryenteng lokomotibo na may asynchronous na drive ng parehong uri ng kasalukuyang, ginagamit ang mga traction inverters, na nagko-convert ng direktang kasalukuyang sa alternating current na may regulated na boltahe at dalas, na pinapakain sa mga traksyon na motor.

De-kuryenteng tren

Ang isang de-koryenteng tren o de-koryenteng tren sa klasikal na anyo ay tumatanggap ng kuryente sa tulong ng mga pantograp sa pamamagitan ng isang contact wire o contact rail.Hindi tulad ng isang de-koryenteng lokomotibo, ang mga kolektor ng mga de-koryenteng tren ay matatagpuan kapwa sa mga sasakyang de-motor at sa mga trailer.

Kung ang kasalukuyang ay ibinibigay sa mga towed na kotse, kung gayon ang kotse ay pinapagana sa pamamagitan ng mga espesyal na cable. Ang kasalukuyang kolektor ay karaniwang nasa itaas, mula sa contact wire, ito ay isinasagawa ng mga kolektor sa anyo ng mga pantographs (katulad ng mga linya ng tram).

Karaniwan, ang kasalukuyang koleksyon ay single-phase, ngunit mayroon ding isang three-phase one, kapag ang electric train ay gumagamit ng mga pantograph ng isang espesyal na disenyo para sa hiwalay na pakikipag-ugnay sa ilang mga wire o contact rail (pagdating sa subway).

Ang mga de-koryenteng kagamitan ng de-koryenteng tren ay nakasalalay sa uri ng kasalukuyang (may direktang kasalukuyang, alternating kasalukuyang o dalawang-sistema na mga de-koryenteng tren), ang uri ng mga traksyon na motors (kolektor o asynchronous), ang pagkakaroon o kawalan ng electric braking.

Sa prinsipyo, ang mga de-koryenteng kagamitan ng mga de-koryenteng tren ay katulad ng mga de-koryenteng kagamitan ng mga de-koryenteng tren. Gayunpaman, sa karamihan ng mga modelo ng electric train, inilalagay ito sa ilalim ng katawan at sa mga bubong ng mga sasakyan upang madagdagan ang espasyo ng pasahero sa loob. Ang mga prinsipyo ng pagmamaneho ng mga de-koryenteng makina ng tren ay halos kapareho ng mga de-koryenteng tren.