Zahvaljujući širokoj paleti prednosti u usporedbi s dizelskim i parnim lokomotivama, električni lokomotivni sustavi postali su najpopularniji i najčešće korišteni sustavi vučnih sustava.

“tablica istine osnovnih logičkih vrata ”

Pojavom energetskih elektroničkih uređaja koriste se moderni sustavi električne vuče višerazinski pretvarači za bolje performanse vuče poput visoke točnosti, brze reakcije i veće pouzdanosti.

Električni lokomotivni sustavi

Ocjenjivanje dizajna električnih motora i tehnologija elektrifikacije nisu samo doveli do dizajna brzih lokomotiva (metroi i prigradske željeznice), već su i podigli ukupnu energetsku učinkovitost.

Što je električna vuča ili lokomotiva?

Pokretačka sila koja uzrokuje pogon vozila naziva se vučni sustav. Vučni sustav je dvije različite vrste: neelektrični vučni sustav i električni vučni sustav.

Neelektrični vučni sustav

Vučni sustav koji ne koristi električnu energiju u bilo kojoj fazi kretanja vozila naziva se neelektričnim vučnim sustavom. Takav vučni sustav koristi se u parnim lokomotivama, IC motorima i u sustavu maglevski vlakovi (brzi vlakovi).

Sustav električne vuče

Vučni sustav koji koristi električnu energiju u svim fazama ili nekim fazama kretanja vozila naziva se električni vučni sustav.

Električna vs Neelektrična vuča

U sustavu električne vuče pogonsku silu za vuču vlaka generiraju vučni motori. Sustav električne vuče može se široko podijeliti u dvije skupine: jedna se napaja vlastitim pogonom, a druga sustavom treće šine.

Sustavi s vlastitim pogonom uključuju dizel električne pogone i električne pogone na baterije koji mogu generirati vlastitu snagu za vuču vlaka, dok sustavi treće tračnice ili nadzemni vodovi koriste energiju iz vanjske distribucijske mreže ili mreža, a primjeri uključuju tramvajske ceste , trolejbusi i lokomotive voženi s nadzemnih električnih vodova.

Vrste sustava elektrifikacije kolosijeka

Elektrifikacija kolosijeka odnosi se na vrstu sustava opskrbe izvorom koji se koristi za napajanje električnih lokomotiva. Može biti izmjenični ili istosmjerni ili kompozitni izvor napajanja.

Odabir vrste elektrifikacije ovisi o nekoliko čimbenika kao što su dostupnost opskrbe, vrsta područja primjene ili o uslugama poput gradskih, prigradskih i magistralnih usluga, itd.

Postoje tri glavne vrste sustava električne vuče:

Sustav za elektrifikaciju istosmjerne struje (DC)
Sustav za elektrifikaciju izmjeničnom strujom (AC)
Kompozitni sustav.

Sustav za elektrifikaciju istosmjerne struje (DC)

Izbor odabira sustava za elektrifikaciju istosmjernom strujom obuhvaća mnoge prednosti, kao što su prostor i težina, brzo ubrzanje i kočenje istosmjernih motora, niži troškovi u usporedbi s izmjeničnim sustavima, manja potrošnja energije i tako dalje.

U ovoj vrsti sustava trofazna snaga primljena iz elektroenergetskih mreža uklanja se na niski napon i pomoću ispravljača pretvara u istosmjernu struju pretvarači snage .

3. željeznički sustav

Ova vrsta napajanja istosmjernom strujom dovodi se u vozilo na dva različita načina: prvi put je kroz sustav treće tračnice (bočna vožnja i ispod vođene elektrificirane staze i osiguravanje povratnog puta kroz vozne tračnice), a drugi put je preko zračne linije DC sustav. Ovaj se istosmjerni tok napaja na vučni motor poput serije istosmjernih ili složenih motora za pogon lokomotive, kao što je prikazano na gornjoj slici.

Sustavi napajanja istosmjernom električnom energijom uključuju napajanje od 300-500 V za posebne sustave poput sustava baterija (600-1200 V) za gradske željeznice poput tramvaja i lakih metroa, te 1500-3000 V za prigradske i glavne usluge poput lakih metroa i teških vlakovi metroa . Treći (vodljiva tračnica) i četvrti tračnički sustav rade na niskim naponima (600-1200V) i velikim strujama, dok se nadzemni sustavi šina koriste visokim naponima (1500-3000V) i malim strujama.

Sustav istosmjerne elektrifikacije

Zahvaljujući velikom startnom momentu i umjerenoj kontroli brzine, motori serije DC intenzivno se koriste u sustavima istosmjerne vuče. Omogućuju veliki okretni moment pri malim brzinama i mali okretni moment pri velikim brzinama.

An regulator brzine električnog motora koristi se mijenjanjem napona koji se na njega primjenjuje. Posebni pogonski sustavi koji se koriste za upravljanje ovim električnim motorima uključuju mjenjače, tiristorske, helikopterske i mikroprocesorske upravljačke pogone.

Nedostaci ovog sustava uključuju poteškoće u prekidanju struja pri visokim naponima kada se povisi stanje kvara i potrebu za lociranjem istosmjernih podstanica na malim udaljenostima.

Sustav za elektrifikaciju izmjeničnom strujom (AC)

Sustav vuče naizmjenične struje danas je postao vrlo popularan, a češće se koristi u većini vučnih sustava zbog nekoliko prednosti, poput brze dostupnosti i stvaranja izmjeničnog napona koji se lako može pojačati ili spustiti, lako upravljanje motorima naizmjenične struje, potreban je manji broj trafostanica i prisutnost laganih nadzemnih mreža koje prenose male struje pri visokim naponima i tako dalje.

Sustavi napajanja izmjeničnom elektrifikacijom uključuju jednofazne, trofazne i kompozitne sustave. Jednofazni sustavi sastoje se od 11 do 15 KV napajanja na 16,7Hz i 25Hz kako bi se olakšali promjenjivi brzine komutacijskih motora.
Koristi sići transformator i pretvarači frekvencije za pretvorbu iz visokih napona i fiksne industrijske frekvencije.

Jednofazna 25KV na 50Hz je najčešće korištena konfiguracija za elektrifikaciju izmjeničnom strujom. Koristi se za teške sustave vuče i usluge glavnih linija, jer ne zahtijeva pretvaranje frekvencije. Ovo je jedna od široko korištenih vrsta kompozitnih sustava kod kojih se napajanje pretvara u istosmjernu za pogon istosmjernih vučnih motora.

AC sustav za elektrifikaciju

Trofazni sustav koristi trofazni indukcijski motor za pogon lokomotive, a procijenjen je na 3.3 KV, 16.7Hz. Visokonaponski distribucijski sustav s napajanjem od 50 Hz transformira se u ovu električnu snagu transformatorima i pretvaračima frekvencije. Ovaj sustav zapošljava dvije nadzemne linije, a tračnička pruga tvori još jednu fazu, ali to dovodi do mnogih problema na prijelazima i čvorovima.

Gornja slika prikazuje rad električne lokomotive naizmjeničnim naponom, pri čemu mrežni sustav prima jednofaznu energiju iz nadzemnog sustava. Transformator pojačava napajanje, a ispravljačem pretvara u istosmjernu struju. Reaktor za zaglađivanje ili istosmjerna veza, filtrira i zaglađuje istosmjernu struju kako bi se smanjilo mreškanje, a zatim se istosmjerna struja pretvara u izmjeničnu pomoću pretvarača koji mijenja frekvenciju da bi se dobila promjenjiva brzina vučnog motora (slično kao VFD ).

Kompozitni sustav

Ovaj sustav uključuje prednosti istosmjernih i izmjeničnih sustava. Ti su sustavi uglavnom dvije vrste: jednofazni do tri faze ili Kando sustav, a drugi jednofazni do istosmjernog sustava.

Jednofazna do trofazna ili Kando sustav

U sustavu Kando, jedan nadzemni vod nosi jednofazno napajanje od 16KV, 50Hz. Ovaj se visoki napon silazi i pretvara u trofazni dovod iste frekvencije u samoj lokomotivi kroz transformator i pretvarači .

Ova trofazna opskrba dalje se napaja trofaznim indukcijskim motorom koji pokreće lokomotivu. Budući da je sustav dvonadzemnih vodova trofaznog sustava ovim sustavom zamijenjen jednim nadzemnim vodom, to je ekonomično.

Kao što smo već raspravljali u elektrifikaciji izmjeničnom strujom da je jednofazni sustav istosmjerne struje vrlo popularan, to je najekonomičniji način pojedinačnog nadzemnog voda i ima širok spektar karakteristika motora istosmjerne struje.
U ovom određenom sustavu, jednofazni 25KV, 50Hz opskrbni sustav nadzemnih vodova transformira se transformator unutar lokomotive, a zatim ispravljačima pretvara u istosmjernu struju. Istosmjerna struja napaja se sustavom istosmjernog pogona za pogon serijskog motora i upravljanje njegovim sustavima brzine i kočenja.

Ovdje se radi o sustavima električnih lokomotiva. Nadamo se da smo vam pružili opsežne i relevantne informacije o raznim sustavima opskrbe koji se koriste u vučnim sustavima.

Preporučujemo vam da svoje prijedloge, komentare i povratne informacije o ovom članku ili projektnim idejama napišete u odjeljak za komentare koji je naveden u nastavku, a također očekujete da će vaši prijedlozi smanjiti nezgode kratkog spoja u vučnim sustavima.