Şehir içi ve şehirlerarası elektrikli ulaşım nasıl enerji sağlıyor?
Kentsel ve şehirlerarası elektrikli ulaşım, modern insan için günlük yaşamın tanıdık özellikleri haline geldi. Bu nakliyecinin yiyeceğini nasıl elde ettiğini düşünmeyi çoktan bıraktık. Arabaların benzinle doldurulduğunu, bisikletlerin bisikletçiler tarafından pedal çevrildiğini herkes bilir. Peki elektrikli yolcu taşımacılığı türleri nasıl besleniyor: tramvaylar, troleybüsler, monoray trenler, metrolar, elektrikli trenler, elektrikli lokomotifler? Onlara sürüş enerjisi nereden ve nasıl sağlanır? Bunun hakkında konuşalım.
Tramvay
Eski günlerde, kamu elektrik şebekeleri henüz yeterince gelişmediğinden, her yeni tramvay ekonomisi kendi elektrik santraline sahip olmak zorundaydı. 21. yüzyılda tramvay ağı için güç, genel amaçlı ağlardan sağlanmaktadır.
Güç, nispeten düşük voltajlı doğru akımla (550 V) sağlanır ve bu, uzun mesafeli iletim için ekonomik olmayacaktır.Bu nedenle, yüksek gerilim şebekesinden gelen alternatif akımın tramvay temas ağı için doğru akıma (600 V'luk bir gerilimle) dönüştürüldüğü cer trafo merkezleri, tramvay hatlarına yakın bir yerde bulunur. Hem tramvay hem de troleybüslerin çalıştığı şehirlerde, bu ulaşım modları genel olarak genel bir enerji tasarrufuna sahiptir.
Eski Sovyetler Birliği topraklarında, tramvaylar ve troleybüsler için havai hatlara güç sağlamak için iki plan vardır: merkezi ve merkezi olmayan. Önce merkezi olan geldi. İçinde, birkaç dönüştürme ünitesiyle donatılmış büyük trafo merkezleri, tüm komşu hatlara veya onlardan 2 kilometreye kadar mesafede bulunan hatlara hizmet etti. Bu tip trafo merkezleri günümüzde tramvay (tramvay) yollarının yoğun olduğu bölgelerde bulunmaktadır.
Merkezi olmayan sistem, örneğin otoyol boyunca şehir merkezinden şehrin uzak bir bölgesine vb. tramvay hatları, troleybüsler, metrolar görünmeye başladığında 60'lardan sonra oluşmaya başladı.
Burada, hattın her 1-2 kilometresinde bir hattın maksimum iki bölümünü besleyebilen bir veya iki dönüştürücü birimli düşük güçlü çekiş trafo merkezleri kurulur ve her bir uç bölüm, bitişik bir trafo merkezinden beslenebilir.
Böylece, güç bölümleri daha kısa olduğu için enerji kayıpları daha küçüktür. Ayrıca, trafo merkezlerinden birinde bir arıza meydana gelirse, hat bölümü bitişik trafo merkezinden enerjili kalacaktır.
Tramvayın DC hattı ile teması vagonunun tavanındaki bir pantograf vasıtasıyla sağlanmaktadır. Bu bir pantograf, yarı pantograf, çubuk veya yay olabilir. Tramvay hattının havai telini asmak genellikle raydan daha kolaydır.Bir bom kullanılıyorsa, hava anahtarları tramvay bomları gibi düzenlenir. Akım akışı genellikle raylardan toprağa doğru olur.
Troleybüs
Bir troleybüste, iletişim ağı, bölüm izolatörleri tarafından, her biri besleme hatları (havai veya yer altı) aracılığıyla çekiş trafo merkezine bağlanan izole edilmiş bölümlere bölünür. Bu, bir arıza durumunda münferit bölümlerin onarım için kolayca kapatılmasını sağlar.Besleme kablosunda bir arıza meydana gelirse, etkilenen bölümü bitişik olandan beslemek için izolatörlere jumperlar monte etmek mümkündür (ancak bu bir güç kaynağı aşırı yükleme riskiyle ilişkili anormal mod).
Cer trafo merkezi, yüksek voltajlı alternatif akımı 6'dan 10 kV'a düşürür ve 600 voltluk bir voltajla doğru akıma dönüştürür. Şebekenin herhangi bir noktasında standartlara göre gerilim düşümü %15'ten fazla olmamalıdır.
Troleybüsün iletişim ağı tramvayınkinden farklıdır. Burada iki telli, toprak akımı boşaltmak için kullanılmaz, bu nedenle bu ağ daha karmaşıktır. İletkenler birbirinden kısa bir mesafede bulunur, bu nedenle troleybüs ağlarının birbirleriyle ve tramvay ağlarıyla kesişme noktalarında yalıtımın yanı sıra yaklaşmaya ve kısa devreye karşı özellikle dikkatli koruma gereklidir.
Bu nedenle, kavşak noktalarında okların yanı sıra kavşaklarda özel araçlar kurulur. Ek olarak, tellerin rüzgarda üst üste binmesini önleyen bir miktar ayarlanabilir voltaj korunur. Bu nedenle troleybüslere güç sağlamak için çubuklar kullanılır - diğer cihazlar tüm bu gereksinimlerin karşılanmasına izin vermez.
Troleybüs bomları katenerin kalitesine karşı hassastır çünkü herhangi bir kusur bom sıçramasına neden olabilir. Çubuğun bağlantı noktasındaki kırılma açısının 4 ° 'den fazla olmaması gerektiğine ve 12 °' den fazla bir açıyla dönerken kavisli tutucuların takıldığı normlar vardır. Kayar pabuç tel üzerinde çalışır ve araba ile döndürülemez, bu nedenle burada oklara ihtiyaç vardır.
Tek parça
Tek raylı trenler son zamanlarda dünyanın birçok şehrinde faaliyet göstermektedir: Las Vegas, Moskova, Toronto, vb. Eğlence parklarında, hayvanat bahçelerinde bulunabilirler, monoraylar yerel geziler için ve tabii ki şehir içi ve banliyö iletişimi için kullanılır.
Bu tür trenlerin tekerlekleri hiç dökme demir değil, dökme demirdir. Tekerlekler, tek raylı treni, üzerinde güç kaynağının hattının ve hatlarının (temas rayı) bulunduğu raylar olan beton bir kiriş boyunca yönlendirir.
Bazı monoraylar, bir kişinin bir atın üzerine oturmasına benzer şekilde, bir rayın üzerine yerleştirilecek şekilde tasarlanmıştır. Bazı monoraylar, bir direk üzerindeki dev bir feneri andıran aşağıdaki bir kirişe asılmıştır. Tabii ki, monoraylar geleneksel demiryollarından daha kompakttır, ancak inşa edilmeleri daha pahalıdır.
Bazı monoraylar sadece tekerleklere değil, aynı zamanda manyetik alana dayalı ek desteğe de sahiptir. Örneğin Moskova monorayı, tam olarak elektromıknatıslar tarafından oluşturulan manyetik bir yastık üzerinde çalışır. Elektromıknatıslar vagondadır ve kılavuz kirişin tuvalinde kalıcı mıknatıslar vardır.
Hareketli parçanın elektromıknatıslarındaki akımın yönüne bağlı olarak, tek raylı tren aynı adlı manyetik kutupların itilmesi ilkesine göre ileri veya geri hareket eder - doğrusal elektrik motoru bu şekilde çalışır.
Lastik tekerleklere ek olarak, tek raylı tren ayrıca üç akım taşıyan elemandan oluşan bir temas rayına sahiptir: artı, eksi ve toprak. Monoray lineer motorun besleme gerilimi sabittir, 600 volta eşittir.
Yeraltı
Elektrikli metro trenleri, elektriğini doğru akım şebekesinden - kural olarak, voltajı 750-900 volt olan üçüncü (temaslı) raydan alır. Doğru akım, doğrultucular kullanılarak alternatif akımdan trafo merkezlerinde elde edilir.
Trenin temas rayı ile teması, hareketli bir akım toplayıcı aracılığıyla yapılır. İletişim veri yolu, rayların sağında bulunur. Akım toplayıcı ("Pantograf" olarak adlandırılır) arabanın bojisinde bulunur ve aşağıdan temas veriyoluna bastırılır. Artı, temas rayında, eksi ise tren raylarında.
Güç akımına ek olarak, trafik ışıklarının bloke edilmesi ve otomatik olarak açılması için gerekli olan raylar boyunca zayıf bir "sinyal" akımı akar. Raylar aynı zamanda sürücü kabinine trafik sinyalleri ve o bölümde metro treninin izin verilen hızı hakkında bilgi iletir.
elektrikli lokomotif
Elektrikli lokomotif, çekiş motoruyla çalışan bir lokomotiftir. Elektrikli lokomotifin motoru, iletişim ağı aracılığıyla çekiş trafo merkezinden güç alır.
Bir elektrikli lokomotifin elektrikli kısmı genellikle sadece çekiş motorlarını değil, aynı zamanda voltaj dönüştürücüleri ve ayrıca motorları ağa bağlayan cihazları vb. içerir. Bir elektrikli lokomotifin mevcut donanımı, çatısında veya kapaklarında bulunur ve elektrikli ekipmanı iletişim ağına bağlamak için tasarlanmıştır.
Havai hattan gelen akımın toplanması çatıdaki pantograflar tarafından sağlanır, ardından akım busbarlar ve burçlar vasıtasıyla elektrikli cihazlara beslenir. Elektrikli lokomotifin çatısında ayrıca anahtarlama cihazları vardır: pantograf arızası durumunda ağ bağlantısını kesmek için hava anahtarları, akım türleri için anahtarlar ve ayırıcılar. Baralar aracılığıyla akım, ana girişe, dönüştürücü ve düzenleyici cihazlara, cer motorlarına ve diğer makinelere, ardından tekerlek parçalarına ve bunlar aracılığıyla raylara, toprağa beslenir.
Elektrikli lokomotifin çekiş gücü ve hızının düzenlenmesi, motor armatüründeki voltajı değiştirerek ve kollektör motorlarının uyarma katsayısını değiştirerek veya asenkron motorların besleme akımının frekansını ve voltajını ayarlayarak sağlanır.
Voltaj regülasyonu birkaç şekilde yapılır. Başlangıçta, doğru akımlı bir elektrikli lokomotifte, tüm motorları seri olarak bağlanır ve sekiz dingilli bir elektrikli lokomotif üzerindeki bir motorun voltajı 375 V, katener voltajı 3 kV'dur.
Cer motoru grupları seri bağlantıdan seri-paralele (seri bağlı 4 motordan oluşan 2 grup, ardından her motor için voltaj 750 V'dir) veya paralel (seri bağlı 2 motordan oluşan 4 grup, ardından seri bağlı) arasında değiştirilebilir. bir motor için bu voltaj — 1500 V). Ve motorların ara voltajlarını elde etmek için devreye reosta grupları eklenir, bu da voltajı 40-60 V'luk adımlarla ayarlamayı mümkün kılar, ancak bu, reostalardaki elektriğin bir kısmının kaybına yol açar. ısı şekli.
Elektrikli lokomotifin içindeki güç dönüştürücüler, akımın türünü değiştirmek ve katener gerilimini elektrikli lokomotifin cer motorları, yardımcı makineleri ve diğer devrelerinin gereksinimlerini karşılayacak gerekli değerlere düşürmek için gereklidir. Dönüşüm doğrudan gemide yapılır.
AC elektrikli lokomotiflerde, giriş yüksek voltajını azaltmak için bir çekiş transformatörünün yanı sıra AC'den DC elde etmek için bir doğrultucu ve yumuşatma reaktörleri sağlanır. Yardımcı makinelere güç sağlamak için statik voltaj ve akım dönüştürücüler kurulabilir. Her iki akım türünün asenkron tahrikine sahip elektrikli lokomotiflerde, doğru akımı, çekiş motorlarına beslenen, düzenlenmiş voltaj ve frekansla alternatif akıma dönüştüren çekiş invertörleri kullanılır.
Elektrikli tren
Klasik formdaki bir elektrikli tren veya elektrikli tren, bir kontak teli veya kontak rayı vasıtasıyla pantograflar yardımıyla elektrik alır.Bir elektrikli lokomotiften farklı olarak, elektrikli trenlerin toplayıcıları hem motorlu araçlarda hem de römorklarda bulunur.
Çekilen arabalara akım verilirse, araca özel kablolarla güç verilir. Akım toplayıcı genellikle üstte, kontak telinden, pantograflar şeklinde (tramvay hatlarına benzer) toplayıcılar tarafından gerçekleştirilir.
Genellikle mevcut koleksiyon tek fazlıdır, ancak elektrikli tren birkaç tel veya temas rayı ile ayrı temas için özel tasarımlı pantograflar kullandığında (metro söz konusu olduğunda) üç fazlı bir tane de vardır.
Elektrikli trenin elektrik donanımı, akımın türüne (doğru akım, alternatif akım veya iki sistemli elektrikli trenler vardır), çekiş motorlarının tipine (toplayıcı veya asenkron), elektrikli frenlemenin varlığına veya yokluğuna bağlıdır.
Prensip olarak, elektrikli trenlerin elektrik donanımı, elektrikli lokomotiflerin elektrik donanımına benzer. Ancak çoğu elektrikli tren modelinde, içerideki yolcu alanını artırmak için vagonların gövde altına ve tavanlarına yerleştirilmiştir. Elektrikli tren motorlarını çalıştırma ilkeleri kabaca elektrikli lokomotiflerle aynıdır.