Электроснабжение локомотивов

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Виды тяги и их технико-экономическое сравнение

В зависимости от типа локомотива различают и виды тяги. При паровой тяге поезда обслуживаются паровозами; при тепловой тяге - тепловозами, в пригородном сообщении - дизель-поездами; при электрической тяге - электровозами, в пригородном сообщении - электропоездами. Паровоз, тепловоз, дизель-поезд - это автономные локомотивы.

Несмотря на привязанность к линиям электропитания, электрическая тяга имеет ряд преимуществ:

1. Мощность тяговых двигателей электровоза неограниченна мощностью источника энергии. Поэтому, при равном и даже меньшем весе, электровоз развивает большую силу тяги и ведет поезд с более высокой скоростью, отсюда:

2. Пропускная способность (количество поездов в единицу времени) возрастает на 30ч50% по сравнению с паровой тягой, а провозная способность (количество тонн перевезенного груза в единицу времени) возрастает в 1,5ч2 раза.

3. К.П.Д. составляет ? 23 % (при тепловой тяге ? 19 %, при паровой тяге ? 3ч4 %).

4. Электроподвижной состав устойчиво работает в зимних условиях.

5. Более высокая культура в производстве.

6. Возможна работа по системе многих единиц (на тепловозах и дизель-поездах она ограничена необходимостью контроля за работой дизель-генераторных установок в противопожарном отношении).

7. Сравнительно низкие расходы на ремонт и эксплуатацию.

8. Возможность применения рекуперации (передача электроэнергии от электровоза в контактную сеть).

9. Простота управления, быстрая смена направления движения.

Однако электрическая тяга имеет ряд недостатков:

1. Большой расход цветного металла.

2. Работа электроподвижного состава зависит от состояния контактной сети, тяговых подстанций, электростанций.

3. Требуются дополнительные капитальные затраты на строительство электростанций, тяговых подстанций и сооружений контактной сети, но они окупаются за 2ч4 года.

2. Осевые формулы локомотивов

• электрический тяга локомотивов ток
• По осевой формуле определяется количество секций локомотива, число и тип тележек, способ передачи тяговых и тормозных усилий, количество движущих и бегунковых колесных пар, наличие индивидуального или группового привода. Например: 2 (2_о+2_о) или 2_о+2_о+2_о+2_о - локомотив восьмиосный с четырьмя сочленными двухосными тележками (знак «+»), колесные пары имеют индивидуальный привод (знак «0») - это осевая формула электровоза ВЛ8. У тепловоза ТЭМ 7 осевая формула 2_о+2_о-2_о+2_о - локомотив восьмиосный с двумя раздельными (знак « - ») четырехосными тележками, состоящими из двух спаренных двухосных. Для тепловоза 3ТЭ10М - 3 (3_о-3_о) - локомотив трехсекционный, каждая секция имеет по две трехосные несочленные тележки. Для электровоза ВЛ15 и электровоза ВЛ85 - 2(2_о-2_о-2_о) - локомотив двухсекционный, каждая секция имеет по три двухосные несочленные тележки, колесные пары имеют индивидуальный привод. Если тележки несочленны, то тяговые и тормозные усилия от колесных пар на состав передаются через рамы тележек на раму кузова и далее через автосцепки. Для нетележечных локомотивов в осевой формуле последовательно перечисляется число бегунковых и движущих колесных пар. Например, для паровоза 1-3-1 или для тепловоза ТГМ23 0-3-0 - нет бегунковых колесных пар, три ведущие колесные пары имеют групповой привод.

• 3. Принципиальная схема электроснабжения
• Обеспечивается комплексное электроснабжение железных дорог, промышленности, сельского хозяйства. Электроэнергия вырабатывается тепловыми, атомными и гидроэлектростанциями, которые включаются в единую энергосистему.
• 4. Внешнее электроснабжение
• Трехфазные генераторы на электростанциях вырабатывают электроэнергию напряжением 6,3; 10,5 и до 24 кВ. Для получения более высокого напряжения генератор будет иметь большие габариты. С помощью трансформатора на электростанции напряжение повышается до 35, 110, 220, 330, 550 кВ и подается в линии электропередач (ЛЭП). Передача электроэнергии на расстояния высоким напряжением происходит при малых токах (мощность Р=U*I). При этом можно использовать провода ЛЭП меньшего сечения, экономия металла, уменьшаются потери напряжения в ЛЭП. При передаче электроэнергии более высоким напряжением увеличивается стоимость ЛЭП из-за применения усиленной изоляции и в районах с повышенной влажностью между проводами воздух теряет диэлектрические свойства. Выполнялись опытные ЛЭП до 1500 кВ. ЛЭП выполняется двумя параллельными трехфазными линиями.
• Электростанции вырабатывают переменное напряжение промышленной частоты 50 Гц. Почему переменное напряжение?
• 1.Переменное напряжение трансформируется.
• 2.В качестве электроприводов в промышленности, сельском хозяйстве используются, в основном, электродвигатели переменного тока.
• 3.Электрические машины переменного тока (как генераторы, так и двигатели) проще по конструкции, надежные в работе, более простые и доступные в ремонте.
• Напряжение по ЛЭП поступает к каждой районной подстанции от двух электростанций. На районной подстанции с помощью трансформаторов напряжение понижается для близко расположенных потребителей до 6 или 10 кВ, для дальних потребителей - до 35 кВ. В указанной выше схеме напряжение 10 кВ подводится к понизительным подстанциям также с двух сторон для обеспечения непрерывного снабжения электрической энергией потребителей первой категории, для которых не допускается даже кратковременный перерыв в подаче электрической энергии.
• От ЛЭП напряжение подается на тяговую подстанцию и далее для электрификации железной дороги.
• 5. Общие сведения о тяговом электроснабжении
• Схемы тягового электроснабжения:


а) на переменном токе

б) на постоянном токе

Подразделение на систему постоянного и систему переменного тока определяется видом тока в контактной сети.

Напряжение по двухпроводной трехфазной системе подается от ЛЭП на опорную тяговую подстанцию и от нее без изменения величины напряжение подается на промежуточные тяговые подстанции. Количество промежуточных тяговых подстанций между опорными тяговыми подстанциями определяется величиной напряжения в ЛЭП. Например, при напряжении 110 кВ количество промежуточных тяговых подстанций не более трех, при напряжении 220 кВ - не более пяти при системе переменного и постоянного тока.

Как правило, на тяговую подстанцию напряжение подается с двух сторон (за исключением тупиковой тяговой подстанции) по двухцепной или по одноцепной ЛЭП.

Промежуточные тяговые подстанции подразделяются на транзитные и на ответвлениях.

Тяговые подстанции опорные, промежуточные, тупиковые имеют, в основном, одно и тоже оборудование.

На вводах и выводах устанавливаются быстродействующие выключатели: в электрических цепях переменного тока типа ГВ с воздушным дугогашением; в электрических цепях постоянного тока - типа БВ с магнитным дугогашением. Также, в электрических цепях переменного тока могут использоваться масляные, газовые, вакуумные выключатели.

На тяговой подстанции постоянного тока может проводиться двойная трансформация напряжения для того, чтобы меньшее оборудование изолировать на высокое напряжение. Затем напряжение преобразуется в постоянное по направлению с помощью выпрямителей и в постоянное по величине с помощью реакторов. И напряжение 3,3 кВ подается в контактную сеть. Величина напряжения ограничена величиной номинального напряжения тяговых двигателей - 1500ч1600 В. На большее напряжение тяговые двигатели не выполняются из-за стесненности габаритов. На высоких позициях тяговые двигатели включаются в параллельные ветви и в каждой ветви по два двигателя последовательно. В качестве тяговых двигателей используют двигатели постоянного тока, т.к. они легко начинают работать под нагрузкой и имеют простой способ регулирования частоты вращения якоря, а, следовательно, и скорости движения путем включения последовательно с двигателем реостата. При изменении величины сопротивления реостата изменяется и частота вращения якоря, а значит, и скорость движения.

Система постоянного тока. Сравнительно низкое напряжение 3,0 кВ в контактной сети вынуждает работать с большими токами в контактном проводе (Р=U*I), а отсюда необходимо увеличить сечение контактного провода (используются два параллельно-проходящих провода, при этом увеличивается поверхность охлаждения); увеличивается расход цветного метала; необходимо увеличивать жесткость опор; увеличиваются потери напряжения в контактной сети, что компенсируется постановкой тяговых подстанций через 15ч20 км (да и сами подстанции сложнее по оснащенности). При такой системе затруднено электроснабжение не тяговых потребителей.

Преимуществами данной системы можно считать более простую конструкцию электровоза, и не требуется усиленная изоляция.

Воздушный промежуток служит для разделения подачи напряжения через фидеры тяговой подстанции или от тяговых подстанций.

Система переменного (однофазно-постоянного) тока. Напряжение в контактной сети 27,5 кВ, в результате чего меньшая величина тока в контактной сети (P=U*I), меньшее сечение контактного провода, меньший расход цветного металла, меньшая жесткость опор, меньшие потери напряжения в контактной сети, поэтому тяговые подстанции устанавливаются через 50ч100 км (это зависит от профиля пути, от грузонапряженности), да и тяговые подстанции проще по оснащенности. При данной системе возможна электрификация не тяговых потребителей.

Недостатками данной системы можно считать более сложную конструкцию локомотива, выполнение усиленной изоляции и создаются помехи для линий связи.

Размещено на Allbest.ru