Системы электрической тяги постоянного и переменного тока

На железных дорогах нашей страны две системы электрической тяги: постоянного тока напряжением 3 кВ и переменного тока напряжением 25 кВ промышленной частоты 50 Гц. Система тяги определяется родом тока и значением напряжения в тяговой сети. Для обеих названных систем тяги создан и эксплуатируется разнообразный электроподвижной состав (э.п.с.).

Одно и то же напряжение в тяговой сети при заданном роде тока можно получить несколькими способами, поэтому различают системы тяги и системы тягового электроснабжения, реализующие их. Под системой тягового электроснабжения понимают комплекс электротехнических устройств, предназначенных для получения напряжения, подаваемого в тяговую сеть.

В нашей стране используют три вида систем тягового электроснабжения: систему постоянного тока 3,3 кВ, систему однофазного переменного тока 25 кВ и систему однофазного переменного тока 2×25 кВ.

Система тяги переменного тока 25 кВ реализуется при применении двух последних систем тягового электроснабжения. За рубежом (Канада, США, ЮАР) в последнее время нашла применение новая система тяги переменного тока 50 кВ промышленной частоты 50 Гц, действующая в системе тягового электроснабжения того же названия. В то же время в странах центральной и северной Европы (Германия, Швейцария, Швеция, Австрия, Норвегия) продолжается использование давно введенной системы тяги переменного тока напряжением 15 кВ пониженной частоты 16 2/3 Гц. Эта система тяги реализуется в двух системах тягового электроснабжения пониженной частоты 16 2/3Гц: с вращающимися генераторами и преобразователями и со статическими преобразователями.

Основным потребителем энергии в любой системе тягового электроснабжения является э.п.с., который может получить энергию, лишь подключившись к тяговой сети при условии, что в тяговую сеть уже подано напряжение. Поэтому, знакомясь со схемами электрифицированных участков железных дорог, будем, прежде всего, обращать внимание на то, каким образом в тяговую сеть подается напряжение и как оно формируется в системе тягового электроснабжения.

Основные элементы структурной схемы электрической железной дороги: электростанция, линия электропередачи, районная подстанция, тяговая подстан­ция, контактная сеть, электроподвижной состав, рельсовые цепи. Назначение и взаимосвязь основных элементов системы электрической тяги.

Электрическая тяга на железных дорогах предполагает питание электроподвижного состава (э.п.с.), т.е электровозов и электропоездов, по сложной электрической цепи (рис. 1.1), которая включает:

– электростанции Э (тепловые, гидравлические и атомные), причем все электростанции вырабатывают 3-фазное переменное напряжение частотой 50 Гц. В России долевое участие указанных электростанций в общем энергобалансе страны можно оценить примерно как 73, 15 и 12%;

– линии электропередачи ЛЭП, по которым вырабатываемая электростанциями электроэнергия переменного тока передается потребителям (обычно магистральные ЛЭП выполняются на напряжение 500–1000 кВ);

– районные распределительные подстанции РРП, расположенные в крупных городах и промышленных центрах. От этих подстанций питаются все потребители электроэнергии (заводы, крупные предприятия, городские районы, железные дороги), причем вся совокупность Э + ЛЭП + РРП образует единую энергетическую систему страны ЕЭС;

– тяговые подстанции ТП, получающие питание от РРП 3-фазным переменным напряжением обычно 220 кВ и преобразующие это напряжение в постоянное напряжение 3,3 кВ или в однофазное переменное напряжение 27,5 кВ 50 Гц;

– тяговую сеть, состоящую из контактной сети КС, подвешенной на опорах, и рельсовой цепи РЦ, называемой также цепью обратного тока (ее образуют ходовые рельсы, соединенные по стыкам специальными электрическими перемычками);

– Э.п.с., который получает электроэнергию в любой системе электрической тяги по двум проводникам – по контактной сети посредством верхнего токоприемника и по рельсовой цепи через колесные пары, на которых установлены специальные токосъемники (графитовые щетки).

Рис 1.1

Особенность электрической тяги заключается в неразрывной связи режимов работы э.п.с. и устройств электроснабжения: для перемещения поезда э.п.с. отбирает из контактной сети необходимое количество энергии.

Глава 2. Электроподвижной состав (ЭПС)

Электрическим подвижным соста­вом (э. п. с.) называется тяговый подвижной состав, приводимый в движение тяговыми двигателями, получающими электроэнергию от тя­говых подстанций через контактную сеть или от аккумуляторов. Класси­фикация ЭПС по назначению приведена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Схема классификации электрического подвижного состава

Дата добавления: 2013-12-12