Благодаря широкому спектру преимуществ по сравнению с системами тепловозов и паровозов, системы электровозов стали наиболее популярными и широко используемыми системами для тяговых систем.

С появлением силовой электроники современные системы электротяги используют многоуровневые инверторы для улучшения тяговых характеристик, таких как высокая точность, быстрая реакция и более высокая надежность.

Электровозные системы

Оценка конструкции электродвигателей и технологий электрификации не только привела к созданию высокоскоростных локомотивов (метро и пригородные железные дороги), но и повысила общую энергоэффективность.

Что такое электротяга или локомотив?

Движущая сила, которая приводит в движение транспортное средство, называется системой тяги. Система тяги бывает двух различных типов: система неэлектрической тяги и система электрической тяги.

Неэлектрическая система тяги

Система тяги, которая не использует электричество на любом этапе движения транспортного средства, называется неэлектрической системой тяги. Такая тяговая система используется в паровозах, двигателях внутреннего сгорания и в поезда на магнитной подвеске (скоростные поезда).

Система электрической тяги

Система тяги, которая использует электричество на всех этапах или некоторых этапах движения транспортного средства, называется системой электрической тяги.

Электрический против неэлектрической тяги

В системе электрической тяги движущая сила, тянущая поезд, создается тяговыми двигателями. Системы электрической тяги можно условно разделить на две группы: одна с автономным приводом, а другая - с системой третьего рельса.

Системы с автономным питанием включают дизельные электрические приводы и аккумуляторные электроприводы, которые могут генерировать свою собственную мощность для буксировки поезда, тогда как системы третьего рельса или воздушные провода используют энергию от внешней распределительной сети или сетей, и примеры включают трамваи. , троллейбусы и локомотивы с приводом от воздушных линий электропередачи.

Типы систем электрификации путей

Электрификация пути относится к типу системы электроснабжения, которая используется при питании систем электровоза. Это может быть переменный или постоянный ток или композитный источник питания.

Выбор типа электрификации зависит от нескольких факторов, таких как доступность электроснабжения, тип области применения или такие услуги, как городские, пригородные и магистральные линии и т. Д.

Существуют три основных типа систем электрической тяги:

Система электрификации постоянного тока (DC)
Система электрификации переменного тока (AC)
Композитная система.

Система электрификации постоянного тока (DC)

Выбор системы электрификации постоянного тока включает в себя множество преимуществ, таких как размеры и вес, быстрое ускорение и торможение электродвигателей постоянного тока, меньшая стоимость по сравнению с системами переменного тока, меньшее потребление энергии и так далее.

В этом типе системы трехфазная мощность, полученная от электросетей, деэскалируется до низкого напряжения и преобразуется в постоянный ток выпрямителями и силовые электронные преобразователи .

3-я рельсовая система

Этот тип источника постоянного тока подается на транспортное средство двумя разными способами: первый - через 3-ю рельсовую систему (боковой ход и под ходом электрифицированных путей и обеспечивающий обратный путь через ходовые рельсы), а второй - через воздушную линию. Система постоянного тока. Этот постоянный ток подается на тяговый двигатель, например, на двигатели постоянного тока или составные двигатели для привода локомотива, как показано на рисунке выше.

Системы электропитания электрификации постоянного тока включают питание 300-500 В для специальных систем, таких как аккумуляторные системы (600-1200 В) для городских железных дорог, таких как трамваи и легкие метро, а также питание 1500-3000 В для пригородных и магистральных служб, таких как легкие метро и тяжелые поезда. поезда метро . Системы 3-го (контактного рельса) и 4-го рельса работают при низких напряжениях (600-1200 В) и высоких токах, тогда как системы воздушных рельсов используют высокие напряжения (1500-3000 В) и малые токи.

Система электрификации постоянного тока

Благодаря высокому пусковому моменту и умеренному регулированию скорости, двигатели серии постоянного тока широко используются в тяговых системах постоянного тока. Они обеспечивают высокий крутящий момент на низких скоростях и низкий крутящий момент на высоких скоростях.

An регулятор скорости электродвигателя используется путем изменения приложенного к нему напряжения. Специальные приводные системы, которые используются для управления этими электродвигателями, включают устройство РПН, тиристорное управление, управление прерывателем и управляющие микропроцессорные приводы.

К недостаткам этой системы можно отнести сложность прерывания токов при высоких напряжениях при возникновении неисправности и необходимость размещения подстанций постоянного тока на небольших расстояниях.

Система электрификации переменного тока (AC)

В настоящее время тяговая система переменного тока стала очень популярной, и она чаще используется в большинстве тяговых систем из-за ряда преимуществ, таких как быстрая доступность и генерация переменного тока, который можно легко повышать или понижать, простое управление двигателями переменного тока, меньшее количество подстанций и наличие легких контактных сетей, передающих низкие токи при высоких напряжениях и т. д.

Системы электропитания электрификации переменного тока включают одно-, трехфазные и композитные системы. Однофазные системы состоят из источника питания от 11 до 15 кВ при 16,7 Гц и 25 Гц для обеспечения регулируемой скорости коммутирующих двигателей переменного тока.
Оно использует понижающий трансформатор и преобразователи частоты для преобразования высокого напряжения и фиксированной промышленной частоты.

Однофазные 25 кВ при 50 Гц - наиболее часто используемая конфигурация для электрификации переменного тока. Он используется для систем перевозки тяжелых грузов и магистральных линий, поскольку не требует преобразования частоты. Это один из широко используемых типов композитных систем, в которых питание преобразуется в постоянный ток для привода тяговых двигателей постоянного тока.

Система электрификации переменного тока

Трехфазная система использует трехфазный асинхронный двигатель для привода локомотива, и он имеет номинальную мощность 3,3 кВ, 16,7 Гц. Система распределения высокого напряжения с питанием 50 Гц преобразуется в электродвигатель этой мощности с помощью трансформаторов и преобразователей частоты. В этой системе используются две воздушные линии, а рельс является еще одной фазой, но это создает множество проблем на пересечениях и перекрестках.

На приведенном выше рисунке показана работа электровоза переменного тока, в которой контактная сеть получает однофазное питание от воздушной системы. Питание увеличивается трансформатором, а затем преобразуется в постоянный ток выпрямителем. Сглаживающий реактор или звено постоянного тока фильтрует и сглаживает постоянный ток для уменьшения пульсаций, а затем постоянный ток преобразуется в переменный с помощью инвертора, который изменяет частоту, чтобы получить переменную скорость тягового двигателя (аналогично ЧРП ).

“16-битный код verilog сумматора переноса пульсации ”

Композитная система

Эта система объединяет в себе преимущества систем постоянного и переменного тока. Эти системы бывают в основном двух типов: однофазные с трехфазными или система Кандо, а другие однофазные с системой постоянного тока.

Однофазный на трехфазный или система Кандо

В системе Kando одна воздушная линия обеспечивает однофазное питание 16 кВ, 50 Гц. Это высокое напряжение понижается и преобразуется в трехфазное питание той же частоты в самом локомотиве через трансформатор и конвертеры .

Это трехфазное питание дополнительно подается на трехфазный асинхронный двигатель, который приводит в движение локомотив. Поскольку система с двумя воздушными линиями трехфазной системы заменяется этой системой на одну воздушную линию, это является экономичным.

Как мы уже обсуждали в разделе «Электрификация переменного тока», что однофазная система в постоянный ток очень популярна, это наиболее экономичный способ использования одной воздушной линии и имеет широкий спектр характеристик двигателей постоянного тока.
В этой конкретной системе однофазное питание 25 кВ, 50 Гц системы воздушных линий понижается трансформатором внутри локомотива, а затем преобразуется в постоянный ток выпрямителями. Постоянный ток подается в систему привода постоянного тока для привода последовательного двигателя и управления его скоростью и тормозными системами.

Это все о системах электровозов. И мы надеемся, что предоставили вам обширную и актуальную информацию о различных системах подачи, используемых в тяговых системах.

Мы рекомендуем вам писать свои предложения, комментарии и отзывы об этой статье или идеях проекта в разделе комментариев, приведенном ниже, а также ожидаем ваших предложений по сокращению коротких замыканий в системах тяги.

Фото Кредиты