Kā pilsētas un starppilsētu elektrotransports iegūst enerģiju?

Pilsētas un starppilsētu elektrotransports mūsdienu cilvēkam ir kļuvuši pazīstami ikdienas dzīves atribūti. Mēs jau sen vairs nedomājam par to, kā šis transports tiek pie pārtikas. Ikviens zina, ka automašīnas tiek pildītas ar benzīnu, velosipēdiem pedāļus min velosipēdisti. Bet kā tiek baroti elektriskie pasažieru transporta veidi: tramvaji, trolejbusi, viensliežu vilcieni, metro, elektrovilcieni, elektrolokomotīves? Kur un kā viņiem tiek piegādāta braukšanas enerģija? Parunāsim par to.

Tramvajs

Vecajās dienās katrai jaunai tramvaju ekonomikai bija spiesta izveidot savu spēkstaciju, jo publiskie elektrotīkli vēl nebija pietiekami attīstīti. 21. gadsimtā elektroenerģiju tramvaju tīklam piegādā no vispārējas nozīmes tīkliem.

Jauda tiek nodrošināta ar salīdzinoši zema sprieguma līdzstrāvu (550 V), kas tālsatiksmes pārraidei vienkārši būtu neekonomiski.Šī iemesla dēļ tramvaja līniju tuvumā atrodas vilces apakšstacijas, kurās augstsprieguma tīkla maiņstrāva tiek pārveidota par līdzstrāvu (ar spriegumu 600 V) tramvaja kontakttīklam. Pilsētās, kur kursē gan tramvaji, gan trolejbusi, šie transporta veidi kopumā nodrošina enerģijas ietaupījumu.

Bijušās Padomju Savienības teritorijā tramvaju un trolejbusu gaisvadu līniju barošanai ir divas shēmas: centralizēta un decentralizēta. Vispirms nāca centralizētā. Tajā lielas vilces apakšstacijas, kas aprīkotas ar vairākām pārveidošanas vienībām, apkalpoja visas blakus esošās līnijas vai līnijas, kas atrodas līdz 2 kilometru attālumā no tām. Šāda veida apakšstacijas mūsdienās atrodas teritorijās ar lielu tramvaju (trolejbusu) maršrutu blīvumu.

Decentralizētā sistēma sāka veidoties pēc 60. gadiem, kad sāka parādīties tramvaju līnijas, trolejbusi, metro, piemēram, no pilsētas centra pa šoseju, uz attālu pilsētas rajonu utt.

Šeit ik pēc 1-2 kilometriem līnijas tiek ierīkotas mazjaudas vilces apakšstacijas ar vienu vai diviem pārveidotāju blokiem, kas spēj apgādāt ne vairāk kā divus līnijas posmus, katru gala posmu var apgādāt ar blakus esošo apakšstaciju.

Tādējādi enerģijas zudumi ir mazāki, jo jaudas sekcijas ir īsākas. Tāpat, ja kādā no apakšstacijām rodas kļūme, līnijas posms paliks pieslēgts no blakus esošās apakšstacijas.

Tramvaja kontakts ar līdzstrāvas līniju notiek caur pantogrāfu uz tā vagona jumta. Tas var būt pantogrāfs, puspantogrāfs, stienis vai loks. Tramvaja līnijas augšējo vadu parasti ir vieglāk piekārt nekā sliedes.Ja tiek izmantota izlice, gaisa slēdži ir sakārtoti kā ratiņu izlices. Strāvas plūsma parasti notiek caur sliedēm uz zemi.

Trolejbuss

Trolejbusā kontakttīkls ar sekciju izolatoriem ir sadalīts izolētos segmentos, no kuriem katrs ar pievadlīniju palīdzību (gaisvadu vai pazemes) ir savienots ar vilces apakšstaciju. Tas ļauj vienkārši atslēgt atsevišķas sekcijas, lai veiktu remontu kļūmes gadījumā.Ja rodas kļūme ar barošanas kabeli, uz izolatoriem ir iespējams uzstādīt džemperus, lai barotu skarto posmu no blakus esošās (bet tas ir neparasts režīms, kas saistīts ar strāvas padeves pārslodzes risku).

Vilces apakšstacija samazina augstsprieguma maiņstrāvu no 6 līdz 10 kV un pārvērš to līdzstrāvā ar 600 voltu spriegumu. Sprieguma kritums jebkurā tīkla punktā saskaņā ar standartiem nedrīkst būt lielāks par 15%.

Trolejbusa kontaktu tīkls atšķiras no tramvaja. Šeit tas ir divu vadu, zeme netiek izmantota strāvas novadīšanai, tāpēc šis tīkls ir sarežģītāks. Konduktori atrodas nelielā attālumā viens no otra, tāpēc nepieciešama īpaši rūpīga aizsardzība pret tuvošanos un īssavienojumiem, kā arī izolācija trolejbusu tīklu krustojumos savā starpā un ar tramvaju tīkliem.

Tāpēc krustojumos ir uzstādīti speciāli līdzekļi, kā arī bultiņas krustojuma punktos. Turklāt tiek uzturēts zināms regulējams spriegums, kas novērš vadu pārklāšanos vējā. Tāpēc trolejbusu darbināšanai izmanto stieņus — citas ierīces visas šīs prasības vienkārši neļaus izpildīt.

Trolejbusu stieņi ir jutīgi pret kontakttīkla kvalitāti, jo jebkurš tā defekts var izraisīt strēles lēcienu. Pastāv normas, saskaņā ar kurām pārrāvuma leņķis stieņa piestiprināšanas vietā nedrīkst būt lielāks par 4 °, un, pagriežot leņķī, kas lielāks par 12 °, tiek uzstādīti izliekti turētāji. Bīdāmā kurpe iet uz stieples, un to nevar pagriezt ar ratiņiem, tāpēc šeit ir vajadzīgas bultiņas.

Viena celiņa

Monorail vilcieni pēdējā laikā kursē daudzās pasaules pilsētās: Lasvegasā, Maskavā, Toronto u.c. Tos var atrast atrakciju parkos, zooloģiskajos dārzos, monosliedes tiek izmantotas vietējo apskates vietu apskatei un, protams, pilsētas un piepilsētas komunikācijām.

Tādu vilcienu riteņi vispār nav čuguna, bet gan čuguna. Riteņi vienkārši virza viensliežu vilcienu pa betona siju — sliedēm, uz kurām atrodas barošanas avota sliežu ceļi un līnijas (kontaktsliedes).

Dažas monosliedes ir veidotas tā, ka tās ir novietotas uz sliedes, līdzīgi kā cilvēks sēž uz zirga. Dažas monosliedes ir piekārtas uz zemāk esošās sijas, kas atgādina milzu laternu uz staba. Protams, monosliedes ir kompaktākas nekā parastie dzelzceļi, taču to būvniecība ir dārgāka.

Dažām monosliedēm ir ne tikai riteņi, bet arī papildu atbalsts, kas balstīts uz magnētisko lauku. Piemēram, Maskavas monorail iet precīzi uz elektromagnētu radīta magnētiskā spilvena. Elektromagnēti atrodas ritošajā sastāvā, un vadošā stara audeklā ir pastāvīgi magnēti.

Atkarībā no strāvas virziena kustīgās daļas elektromagnētos monorail vilciens virzās uz priekšu vai atpakaļ saskaņā ar tāda paša nosaukuma magnētisko polu atgrūšanas principu - tā darbojas lineārais elektromotors.

Papildus gumijas riteņiem monorail vilcienam ir arī kontaktsliede, kas sastāv no trim strāvu nesošiem elementiem: plus, mīnus un zemējums. Monorail lineārā motora barošanas spriegums ir nemainīgs, vienāds ar 600 voltiem.

Pazemes

Elektriskie metro vilcieni saņem elektrību no līdzstrāvas tīkla — parasti no trešās (kontaktsliedes), kuras spriegums ir 750-900 volti. Līdzstrāvu apakšstacijās iegūst no maiņstrāvas, izmantojot taisngriežus.

Vilciena kontakts ar kontaktsliedi tiek veikts caur kustīgu strāvas kolektoru. Kontakta autobuss atrodas pa labi no sliedēm. Strāvas savācējs (tā sauktais «Pantogrāfs») atrodas uz vagona ratiņiem un no apakšas tiek piespiests pie kontaktkopnes. Pluss ir uz kontaktsliedes, mīnuss ir uz vilciena sliedēm.

Papildus jaudas strāvai gar sliežu ceļa sliedēm plūst vāja "signāla" strāva, kas nepieciešama luksoforu bloķēšanai un automātiskai pārslēgšanai. Sliežu ceļi arī pārraida informāciju uz mašīnista kabīni par luksoforiem un metro vilciena atļauto ātrumu šajā posmā.

Elektriskā lokomotīve

Elektriskā lokomotīve ir lokomotīve, kuru darbina vilces motors. Elektriskās lokomotīves dzinējs jaudu no vilces apakšstacijas saņem caur kontakttīklu.

Elektriskās lokomotīves elektriskajā daļā parasti ir ne tikai vilces motori, bet arī sprieguma pārveidotāji, kā arī ierīces, kas savieno motorus ar tīklu utt. Elektriskās lokomotīves pašreizējais aprīkojums atrodas uz jumta vai uz tā pārsegiem un ir paredzēts elektroiekārtu pieslēgšanai kontakttīklam.

Strāvas savākšanu no gaisvadu līnijas nodrošina uz jumta esošie pantogrāfi, pēc kuriem strāva caur kopnēm un buksēm tiek padota uz elektroierīcēm. Uz elektriskās lokomotīves jumta ir arī komutācijas ierīces: gaisa slēdži, slēdži strāvas veidiem un atvienotāji atvienošanai no tīkla pantogrāfa darbības traucējumu gadījumā. Caur autobusiem strāva tiek padota uz galveno ievadi, uz pārveidošanas un regulēšanas ierīcēm, uz vilces motoriem un citām mašīnām, pēc tam uz riteņu daļām un pa tām uz sliedēm, uz zemi.

Elektriskās lokomotīves vilces spēka un ātruma regulēšana tiek panākta, mainot spriegumu motora enkurā un mainot kolektoru dzinēju ierosmes koeficientu vai regulējot asinhrono dzinēju barošanas strāvas frekvenci un spriegumu.

Sprieguma regulēšana tiek veikta vairākos veidos. Sākotnēji uz līdzstrāvas elektriskās lokomotīves visi tās motori ir savienoti virknē, un viena motora spriegums uz astoņu asu elektriskās lokomotīves ir 375 V, kontakttīkla spriegums ir 3 kV.

Vilces dzinēju grupas var pārslēgt no virknes savienojuma — uz virkni paralēli (2 grupas pa 4 motoriem, kas savienoti virknē, tad spriegums katram motoram ir 750 V), vai uz paralēlo (4 grupas pa 2 motoriem, kas savienoti virknē, tad šis spriegums vienam motoram — 1500 V). Un, lai iegūtu motoru starpspriegumus, ķēdei tiek pievienotas reostatu grupas, kas ļauj regulēt spriegumu ar soli 40-60 V, lai gan tas noved pie daļas elektrības zuduma uz reostatiem. siltuma forma.

Strāvas pārveidotāji elektriskās lokomotīves iekšpusē ir nepieciešami, lai mainītu strāvas veidu un pazeminātu kontakttīkla spriegumu līdz nepieciešamajām vērtībām, kas atbilst vilces motoru, palīgmašīnu un citu elektriskās lokomotīves ķēžu prasībām. Pārveidošana tiek veikta tieši uz kuģa.

Maiņstrāvas elektriskajās lokomotīvēs ir paredzēts vilces transformators, lai samazinātu ievades augstsprieguma spriegumu, kā arī taisngriezis un izlīdzināšanas reaktori, lai iegūtu līdzstrāvu no maiņstrāvas. Papildu mašīnu barošanai var uzstādīt statiskos sprieguma un strāvas pārveidotājus. Elektriskajās lokomotīvēs ar abu strāvas veidu asinhrono piedziņu tiek izmantoti vilces invertori, kas līdzstrāvu pārvērš maiņstrāvā ar regulētu spriegumu un frekvenci, ko padod vilces motoriem.

Elektriskais vilciens

Elektriskais vilciens vai elektrovilciens klasiskajā formā saņem elektroenerģiju ar pantogrāfu palīdzību caur kontaktvadu vai kontaktsliedi.Atšķirībā no elektriskās lokomotīves, elektrovilcienu kolektori atrodas gan uz automobiļiem, gan uz piekabēm.

Ja strāva tiek pievadīta velkamajām automašīnām, tad automašīna tiek darbināta pa speciāliem kabeļiem. Strāvas savācējs parasti atrodas augšpusē, no kontaktvada, to veic kolektori pantogrāfu veidā (līdzīgi tramvaja līnijām).

Parasti strāvas vākšana ir vienfāzes, bet ir arī trīsfāzu, kad elektrovilciens izmanto īpašas konstrukcijas pantogrāfus atsevišķam kontaktam ar vairākiem vadiem vai kontaktsliedēm (ja runa ir par metro).

Elektrovilciena elektroaprīkojums ir atkarīgs no strāvas veida (ir līdzstrāvas, maiņstrāvas vai divsistēmu elektrovilcieni), vilces motoru veida (kolektors vai asinhronais), elektriskās bremzēšanas esamības vai neesamības.

Principā elektrovilcienu elektroiekārtas ir līdzīgas elektrolokomotīvju elektroiekārtām. Tomēr lielākajā daļā elektrisko vilcienu modeļu tas tiek novietots zem virsbūves un uz vagonu jumtiem, lai palielinātu pasažieru vietu iekšpusē. Elektrisko vilcienu dzinēju vadīšanas principi ir aptuveni tādi paši kā elektriskajām lokomotīvēm.