XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Электрификация железных дорог это система мероприятий, проходящих на участке железной дороги для возможности использовать на нём электроподвижной состав

Рисунок 1. Контактная сеть

Системы электрификации

Герц является вторым стандартом, кроме того, эта система используется на высокоскоростных поездах Франции, Испании, Италии, Великобритании, Нидерландах, Бельгии и Турции.

Главными вопросами проектирования контактной сети являются: выбор колличества и марок её проводов в соответствии с результатами расчётов системы тягового электроснабжения, а также тяговых расчётов, выбор вида контактной подвески. При выборе способов монтажа контактной сети в ходе электрификации железных дорог необходимо, чтобы они в возможно меньшей степени отражались на перевозочном процессе при безусловном снабжении высокого качества работ. Основные производственные предприятия по сооружению контактной сети: строительномонтажные поезда и электромонтажные поезда. Организация и способы технического обслуживания и рeмонта контактной сети выбираются из условий предоставления заданного высокого уровня надёжности контактной сети при наименьших трудовых и материальных затратах, безопасности труда работников контактной сети, возможно меньшего влияния на организацию движения поездов. Производственным предприятием по ремонту контактной сети является расстояние электроснабжения.

Системы электрификации можно разделить по:

- по виду контактной сети:

- по напряжению

- по роду тока:

Обычно применяют постоянный или однофазный переменный ток. При этом в качестве одного из проводников выступает рельсовый путь.

Применение трёхфазного тока требует подвески как минимум двух контактных проводов, которые не должны соприкасаться, воздушные стрелки и токоприёмники имеют сложное устройство.

При использовании постоянного тока напряжение в сети делают довольно небольшим, для включения электродвигателей напрямую. При применении переменного тока используют гораздо более высокое напряжение, поскольку на электровозе его можно легко понизить с помощью трансформатора.

Система постоянного тока

Недостатком электрификации постоянного тока является довольно низкое напряжение в контактной сети.

Система переменного тока пониженной частоты

В ряде европейских стран (Германия, Швейцария и др.) используется система однофазного переменного тока 15 кВ, а в США на старых линиях 11 кВ. Малая частота позволяет использовать коллекторные двигатели переменного тока. Двигатели питаются от вторичной обмотки напрямую от трансформатора, без преобразователей. Вспомогательные электродвигатели также обычно коллекторные, питаются от отдельной обмотки трансформатора. Коллекторные двигатели, питаемые переменным током пониженной частоты, имеют наиболее лучшую коммутацию по сравнению с питанием токов промышленной частоты.

Преимуществом системы является полная развязка контактной сети от питающей, так как для преобразования частоты применяются умформеры. Отсюда же проистекает второе преимущество — нет опасности перекоса фаз (мотор умформера питается трёхфазным током, а генератор выдаёт однофазный ток). Третье преимущество — заметно меньшие индуктивные потери.

Недостатком системы является необходимость преобразования частоты тока на подстанциях или строительство отдельных электростанций для железных дорог.

В Европе частота 16⅔ Гц была выбрана, так как она составляет 1/3 от 50 Гц, что позволяет применять в генераторах умформеров обычные трёхфазные машины на 50 Гц с изменённым подключением обмоток.

В США частота 25 Гц является техническим реликтом: такой была частота переменного тока до перехода сетей на 60 Гц в начале XX века. Производство полупроводниковой техники привело к тому, что на электровозах переменного тока пониженной частоты стали применяться коллекторные двигатели постоянного (пульсирующего) тока, питаемые от полупроводникового выпрямителя, а с конца XX века применяются тяговые асинхронные двигатели, например, электровозы IORE. Таким образом, современные электровозы переменного тока пониженной частоты не имеют принципиальных отличий от электровозов переменного тока промышленной частоты.

Основные элементы контактной сети

Рисунок 2. Основные элементы контактной сети

Основные элементы контактной сети и размеры, характеризующие её размещение относительно других постоянных устройств магистральных железных дорог: Пкс — провода контактной сети; О — опора контактной сети; И — изоляторы. расстояние А от частей, находящихся под напряжением, до заземлённых частей сооружений и подвижного состава; расстояние Г от оси крайнего пути до внутреннего края опор контактной сети на уровне головок рельсов.

Совершенствование конструкций контактной сети направлено на повышение её надёжности при снижении стоимости строительства и эксплуатации. Ж.-б. опоры контактной сети и фундаменты металлической опор выполняются с учётом электрокоррозионного воздействия на их арматуру блуждающих токов. Повышение срока службы контактного провода достигается применением на токоприёмниках угольных контактных вставок.

При техническом обслуживании контактной сети на отечественных ж. д. без снятия напряжения используют изолирующие съёмные вышки, монтажные автомотрисы. Перечень работ, выполняемых под напряжением, был расширен благодаря применению двойной изоляции на гибких поперечинах, в анкерах проводов и др. элементах контактной сети Многие контрольные операции осуществляются средствами их диагностирования, которыми оснащены вагоны-лаборатории. Оперативность переключений секционных разъединителей контактной сети значительно возросла благодаря применению телеуправления. Увеличивается оснащённость дистанций электроснабжения специализированным механизмами и машинами для ремонта контактной сети (например, для рытья котлованов и установки опор).

Повышению надёжности контактных сетей способствуют использование разработанных в нашей стране методов плавки гололёда, в т. ч. без перерыва движения поездов, ветроустойчивой ромбовидной контактной подвески и другое. Для определения числа районов контактных сетей и границ участков обслуживания пользуются понятиями эксплуатационной длины и развёрнутой длины электрифицированных путей, равной сумме длин всех анкерных участков контактных сетей в заданных пределах. На отечественных железных дорог развёрнутая длина электрифицированных путей является учётным показателем для районов К. е., дистанций электроснабжения, отделений дорог, и более чем в 2,5 раза превышает эксплуатационных длину.

Список используемой литературы:

1. Войнаровский П. Д.,. Электрические железные дороги // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

2. В.А. Раков. Опытный электровоз переменного тока ОР22-01 // Локомотивы отечественных железных дорог 1845-1955. — 2-е, переработанное и дополненное. — Москва: «Транспорт», 1995. — С. 426—429. — ISBN 5-277-00821-7.

3. Moody, G T. "Part One". Southern Electric. — 3rd edition ed. — Лондон: Ian Allan Ltd., 1960 год.

Код для цитирования: Скопировать