Bagaimanakah pengangkutan elektrik bandar dan antara bandar mendapat tenaga?

Pengangkutan elektrik bandar dan antara bandar telah menjadi sifat biasa dalam kehidupan seharian bagi manusia moden. Kami telah lama berhenti memikirkan bagaimana pengangkutan ini mendapat makanannya. Semua orang tahu bahawa kereta diisi dengan petrol, basikal dikayuh oleh penunggang basikal. Tetapi bagaimanakah jenis pengangkutan penumpang elektrik diberi makan: trem, bas troli, kereta api monorel, kereta api bawah tanah, kereta api elektrik, lokomotif elektrik? Di mana dan bagaimana tenaga pemanduan dibekalkan kepada mereka? Mari kita bercakap mengenainya.

Trem

Pada zaman dahulu, setiap ekonomi trem baharu terpaksa mempunyai stesen janakuasa sendiri, kerana grid kuasa awam belum dibangunkan dengan secukupnya. Pada abad ke-21, kuasa untuk rangkaian trem dibekalkan daripada rangkaian tujuan umum.

Kuasa dibekalkan oleh arus terus voltan rendah (550 V), yang sememangnya tidak ekonomik untuk penghantaran jarak jauh.Atas sebab ini, pencawang daya tarikan terletak berhampiran dengan laluan trem, di mana arus ulang alik dari rangkaian voltan tinggi ditukar kepada arus terus (dengan voltan 600 V) untuk rangkaian hubungan trem. Di bandar di mana kedua-dua trem dan bas troli beroperasi, mod pengangkutan ini secara amnya mempunyai penjimatan tenaga secara keseluruhan.

Di wilayah bekas Kesatuan Soviet, terdapat dua skim untuk menghidupkan talian atas untuk trem dan bas troli: berpusat dan tidak berpusat. Pertama datang yang berpusat. Di dalamnya, pencawang daya tarikan besar yang dilengkapi dengan beberapa unit penukar berkhidmat untuk semua talian atau talian jiran yang terletak pada jarak sehingga 2 kilometer dari mereka. Pencawang jenis ini kini terletak di kawasan yang mempunyai kepadatan tinggi laluan trem (troli).

Sistem terdesentralisasi mula terbentuk selepas tahun 60-an, apabila laluan trem, bas troli, kereta bawah tanah mula muncul, contohnya, dari pusat bandar di sepanjang lebuh raya, ke kawasan terpencil di bandar, dll.

Di sini, pencawang daya tarikan rendah dengan satu atau dua unit penukar yang mampu membekalkan maksimum dua bahagian talian dipasang setiap 1-2 kilometer talian, setiap bahagian hujung boleh dibekalkan oleh pencawang bersebelahan.

Oleh itu, kehilangan tenaga adalah lebih kecil, kerana bahagian kuasa lebih pendek. Juga, jika kerosakan berlaku pada salah satu pencawang, bahagian talian akan kekal bertenaga dari pencawang bersebelahan.

Sentuhan trem dengan talian DC adalah melalui pantograf di atas bumbung keretanya. Ini boleh menjadi pantograf, semi-pantograf, bar atau arka. Wayar atas talian trem biasanya lebih mudah digantung daripada rel.Jika boom digunakan, suis udara disusun seperti boom troli. Pengaliran arus biasanya melalui rel ke tanah.

Bas troli

Dalam bas troli, rangkaian sesentuh dibahagikan mengikut penebat bahagian ke dalam segmen terpencil, setiap satunya disambungkan ke pencawang daya tarikan melalui talian penyuap (atas atau bawah tanah). Ini dengan mudah membolehkan bahagian individu dimatikan untuk pembaikan sekiranya berlaku kerosakan. Jika berlaku kerosakan pada kabel bekalan, adalah mungkin untuk memasang pelompat pada penebat untuk memberi makan bahagian yang terjejas dari yang bersebelahan (tetapi ini adalah mod tidak normal yang dikaitkan dengan risiko lebihan bekalan kuasa).

Pencawang daya tarikan mengurangkan arus ulang alik voltan tinggi daripada 6 kepada 10 kV dan menukarkannya kepada arus terus dengan voltan 600 volt. Penurunan voltan di mana-mana titik rangkaian, mengikut piawaian, tidak boleh melebihi 15%.

Rangkaian hubungan bas troli berbeza daripada trem. Di sini ia adalah dua wayar, tanah tidak digunakan untuk mengalirkan arus, jadi rangkaian ini lebih kompleks. Konduktor terletak pada jarak yang kecil antara satu sama lain, itulah sebabnya perlindungan yang sangat berhati-hati terhadap pendekatan dan litar pintas diperlukan, serta penebat di persimpangan rangkaian bas troli antara satu sama lain dan dengan rangkaian trem.

Oleh itu, cara khas dipasang di persimpangan, serta anak panah di titik persimpangan. Di samping itu, beberapa voltan boleh laras dikekalkan, yang menghalang wayar daripada bertindih dalam angin. Itulah sebabnya rod digunakan untuk menggerakkan bas troli — peranti lain tidak membenarkan semua keperluan ini dipenuhi.

Ledakan bas troli adalah sensitif terhadap kualiti katenari, kerana sebarang kecacatan padanya boleh menyebabkan lompatan ledakan. Terdapat norma mengikut mana sudut pecah pada titik lampiran rod tidak boleh lebih daripada 4 °, dan apabila berpusing pada sudut lebih daripada 12 °, pemegang melengkung dipasang. Kasut gelongsor berjalan pada wayar dan tidak boleh diputar dengan troli, jadi anak panah diperlukan di sini.

Lagu tunggal

Kereta api monorel baru-baru ini beroperasi di banyak bandar di seluruh dunia: Las Vegas, Moscow, Toronto, dll. Mereka boleh didapati di taman hiburan, zoo, monorel digunakan untuk bersiar-siar tempatan dan, sudah tentu, untuk komunikasi bandar dan pinggir bandar.

Roda kereta api tersebut bukan besi tuang sama sekali, tetapi besi tuang. Roda hanya memandu kereta api monorel di sepanjang galang konkrit—rel di mana landasan dan garisan (rel sesentuh) bekalan kuasa terletak.

Sesetengah monorel direka bentuk sedemikian rupa sehingga ia diletakkan di atas rel, sama seperti cara seseorang duduk di atas kuda. Beberapa monorel digantung dari rasuk di bawah, menyerupai tanglung gergasi di atas tiang. Sudah tentu, monorel lebih padat daripada kereta api konvensional, tetapi ia lebih mahal untuk dibina.

Sesetengah monorel bukan sahaja mempunyai roda, tetapi juga sokongan tambahan berdasarkan medan magnet. Monorel Moscow, sebagai contoh, berjalan tepat pada kusyen magnet yang dicipta oleh elektromagnet. Elektromagnet berada dalam stok rolling, dan terdapat magnet kekal dalam kanvas rasuk pemandu.

Bergantung pada arah arus dalam elektromagnet bahagian yang bergerak, kereta api monorel bergerak ke hadapan atau ke belakang mengikut prinsip tolakan kutub magnet dengan nama yang sama - ini adalah bagaimana motor elektrik linear berfungsi.

Sebagai tambahan kepada roda getah, kereta api monorel juga mempunyai rel sesentuh yang terdiri daripada tiga elemen pembawa arus: tambah, tolak dan tanah. Voltan bekalan motor linear monorel adalah malar, bersamaan dengan 600 volt.

Bawah tanah

Kereta api bawah tanah elektrik menerima elektrik mereka dari rangkaian arus terus - sebagai peraturan, dari rel ketiga (kenalan), voltannya adalah 750-900 volt. Arus terus diperoleh dalam pencawang daripada arus ulang alik menggunakan penerus.

Sentuhan kereta api dengan rel sesentuh dibuat melalui pengumpul arus alih. Bas kenalan terletak di sebelah kanan trek. Pengumpul semasa (yang dipanggil «Pantograph») terletak pada bogie gerabak dan ditekan pada bas kenalan dari bawah. Kelebihan adalah pada rel kenalan, tolak adalah pada landasan kereta api.

Sebagai tambahan kepada arus kuasa, arus "isyarat" yang lemah mengalir di sepanjang rel trek, yang diperlukan untuk menyekat dan menukar lampu isyarat secara automatik. Landasan juga menghantar maklumat kepada kabin pemandu tentang isyarat lalu lintas dan kelajuan kereta api bawah tanah yang dibenarkan di bahagian itu.

Lokomotif elektrik

Lokomotif elektrik ialah lokomotif yang dikuasakan oleh motor daya tarikan. Enjin lokomotif elektrik menerima kuasa daripada pencawang daya tarikan melalui rangkaian sesentuh.

Bahagian elektrik lokomotif elektrik umumnya mengandungi bukan sahaja motor daya tarikan, tetapi juga penukar voltan, serta peranti yang menyambungkan motor ke rangkaian, dsb. Peralatan semasa lokomotif elektrik terletak di atas bumbung atau pada penutupnya dan direka untuk menyambungkan peralatan elektrik ke rangkaian kenalan.

Pengumpulan arus dari talian atas disediakan oleh pantograf di atas bumbung, selepas itu arus disalurkan melalui busbar dan sesendal ke peranti elektrik. Di atas bumbung lokomotif elektrik terdapat juga peranti pensuisan: suis udara, suis untuk jenis semasa dan pemutus untuk memutuskan sambungan dari rangkaian sekiranya berlaku kerosakan pantograf. Melalui bas, arus disalurkan ke input utama, ke peranti menukar dan mengawal selia, ke motor daya tarikan dan mesin lain, kemudian ke kepingan roda dan melaluinya ke rel, ke tanah.

Peraturan daya tarikan dan kelajuan lokomotif elektrik dicapai dengan menukar voltan dalam angker motor dan dengan menukar pekali pengujaan motor pengumpul atau dengan melaraskan frekuensi dan voltan arus bekalan motor tak segerak.

Peraturan voltan dilakukan dalam beberapa cara. Pada mulanya, pada lokomotif elektrik arus terus, semua motornya disambungkan secara bersiri, dan voltan satu motor pada lokomotif elektrik lapan gandar ialah 375 V, dengan voltan katenari 3 kV.

Kumpulan motor cengkaman boleh ditukar daripada sambungan siri — kepada selari siri (2 kumpulan 4 motor disambung secara bersiri, maka voltan bagi setiap motor ialah 750 V), atau kepada selari (4 kumpulan 2 motor disambung secara bersiri, kemudian voltan ini untuk satu motor - 1500 V). Dan untuk mendapatkan voltan perantaraan motor, kumpulan rheostat ditambah pada litar, yang memungkinkan untuk melaraskan voltan dalam langkah 40-60 V, walaupun ini membawa kepada kehilangan beberapa elektrik pada reostat dalam bentuk haba.

Penukar kuasa di dalam lokomotif elektrik diperlukan untuk menukar jenis arus dan menurunkan voltan katenari kepada nilai yang diperlukan yang memenuhi keperluan motor daya tarikan, mesin tambahan dan litar lain lokomotif elektrik. Penukaran dilakukan secara langsung di atas kapal.

Pada lokomotif elektrik AC, pengubah cengkaman disediakan untuk mengurangkan voltan tinggi input, serta reaktor penerus dan pelicin untuk mendapatkan DC daripada AC. Penukar voltan dan arus statik boleh dipasang pada mesin tambahan kuasa. Pada lokomotif elektrik dengan pemacu tak segerak bagi kedua-dua jenis arus, penyongsang daya tarikan digunakan, yang menukar arus terus kepada arus ulang-alik dengan voltan dan frekuensi terkawal, yang disalurkan kepada motor daya tarikan.

Keretapi elektrik

Kereta api elektrik atau kereta api elektrik dalam bentuk klasik menerima tenaga elektrik dengan bantuan pantograf melalui wayar sesentuh atau rel sesentuh.Tidak seperti lokomotif elektrik, pengumpul kereta api elektrik terletak pada kereta bermotor dan treler.

Jika arus dibekalkan kepada kereta yang ditarik, maka kereta itu dikuasakan melalui kabel khas. Pengumpul semasa biasanya di atas, dari wayar kenalan, ia dijalankan oleh pengumpul dalam bentuk pantograf (serupa dengan garis trem).

Biasanya, koleksi semasa adalah fasa tunggal, tetapi terdapat juga tiga fasa, apabila kereta api elektrik menggunakan pantograf reka bentuk khas untuk hubungan berasingan dengan beberapa wayar atau rel kenalan (apabila ia datang ke kereta bawah tanah).

Peralatan elektrik kereta api elektrik bergantung kepada jenis arus (ada arus terus, arus ulang alik atau kereta api elektrik dua sistem), jenis motor daya tarikan (pengumpul atau tak segerak), kehadiran atau ketiadaan brek elektrik.

Pada dasarnya, peralatan elektrik kereta api elektrik adalah serupa dengan peralatan elektrik lokomotif elektrik. Walau bagaimanapun, dalam kebanyakan model kereta api elektrik, ia diletakkan di bawah badan dan di atas bumbung kereta untuk meningkatkan ruang penumpang di dalamnya. Prinsip memandu enjin kereta api elektrik adalah lebih kurang sama dengan lokomotif elektrik.