Kuidas linna- ja linnadevaheline elektritransport energiat saab?

Linna- ja linnadevaheline elektritransport on saanud tänapäeva inimesele tuttavaks igapäevaelu atribuudiks. Oleme ammu lakanud mõtlemast, kuidas see transport oma toidu saab. Kõik teavad, et autod täidetakse bensiiniga, jalgratast pedaale ajavad jalgratturid. Kuidas aga toidetakse elektrilisi reisijateveo liike: trammid, trollid, monorelsilised rongid, metrood, elektrirongid, elektrivedurid? Kust ja kuidas neile sõiduenergiat tarnitakse? Räägime sellest.

Tramm

Vanasti oli igal uuel trammimajandusel sunnitud oma elektrijaam, kuna avalikud elektrivõrgud polnud veel piisavalt arenenud. 21. sajandil toidetakse trammivõrku üldotstarbelistest võrkudest.

Toidet annab suhteliselt madala pingega alalisvool (550 V), mis oleks kaugedastuseks lihtsalt ebaökonoomne.Sel põhjusel paiknevad trammiliinide lähedal veoalajaamad, kus kõrgepingevõrgust tulev vahelduvvool muundatakse trammi kontaktvõrgu alalisvooluks (pingega 600 V). Linnades, kus sõidavad nii trammid kui ka trollid, on need transpordiliigid üldiselt energiasäästlikud.

Endise Nõukogude Liidu territooriumil on trammide ja trollibusside õhuliinide toiteks kaks skeemi: tsentraliseeritud ja detsentraliseeritud. Kõigepealt tuli tsentraliseeritud. Selles teenindasid mitme konverteerimisüksusega varustatud suured veoalajaamad kõiki naaberliine või liine, mis asuvad neist kuni 2 kilomeetri kaugusel. Seda tüüpi alajaamad asuvad tänapäeval piirkondades, kus trammi- (trolli-) marsruute on tihe.

Detsentraliseeritud süsteem hakkas kujunema pärast 60-ndaid aastaid, kui hakkasid tekkima trammiliinid, trollibussid, metrood, näiteks kesklinnast mööda kiirteed, linna kaugemasse piirkonda jne.

Siin paigaldatakse iga 1-2 liinikilomeetri järel väikese võimsusega veoalajaamad, millel on üks või kaks muundurplokki, mis suudavad toita maksimaalselt kahte liinilõiku, kusjuures iga otsosa saab varustada kõrvalasuvast alajaamast.

Seega on energiakaod väiksemad, kuna jõusektsioonid on lühemad. Samuti, kui mõnes alajaamas tekib rike, jääb liinilõik pingestatuks kõrvalasuvast alajaamast.

Trammi kontakt alalisvooluliiniga toimub läbi selle vaguni katusel oleva pantograafi. See võib olla pantograaf, poolpantograaf, latt või kaar. Trammiliini õhuliini on tavaliselt lihtsam riputada kui rööpa.Kui kasutatakse poomi, on õhulülitid paigutatud nagu käru poomid. Vooluvool kulgeb tavaliselt läbi rööpade maapinnale.

Trollibuss

Trollibussis on kontaktvõrk jaotatud sektsiooniisolaatoritega isoleeritud segmentideks, millest igaüks on ühendatud veoalajaamaga toiteliinide (õhu- või maa-aluste) abil. See võimaldab rikke korral üksikuid sektsioone remondiks lihtsalt välja lülitada Kui toitekaablis tekib rike, on võimalik paigaldada isolaatoritele džemprid, et toita mõjutatud sektsioon kõrvalolevast (aga see on ebanormaalne režiim, mis on seotud toiteallika ülekoormuse ohuga).

Tõmbealajaam vähendab kõrgepinge vahelduvvoolu 6 kV-lt 10 kV-le ja muundab selle 600-voldise pingega alalisvooluks. Pingelangus võrgu mis tahes punktis ei tohiks standardite kohaselt olla suurem kui 15%.

Trollibussi kontaktvõrk erineb trammi omast. Siin on see kahejuhtmeline, maapinda ei kasutata voolu tühjendamiseks, seega on see võrk keerulisem. Juhtmed asuvad üksteisest väikesel kaugusel, mistõttu on vajalik eriti hoolikas kaitse lähenemise ja lühise eest ning isolatsioon trolliliinide omavaheliste ja trammivõrkude ristumiskohtadel.

Seetõttu paigaldatakse ristmikel erivahendid, aga ka nooled ristmike kohtadesse. Lisaks säilib mõningane reguleeritav pinge, mis takistab juhtmete kattumist tuule käes. Seetõttu kasutatakse trollibusside toiteks vardaid — muud seadmed lihtsalt ei võimalda kõiki neid nõudeid täita.

Trollibussi poomid on tundlikud kontaktvõrgu kvaliteedi suhtes, kuna selle igasugune defekt võib põhjustada poomihüppe. On olemas normid, mille kohaselt ei tohiks varda kinnituskoha murdenurk olla suurem kui 4 ° ja üle 12 ° nurga all pööramisel paigaldatakse kumerad hoidikud. Liugjalats jookseb traadil ja seda ei saa käruga pöörata, seega on siin vaja nooli.

Üherajaline

Monorail rongid on viimasel ajal sõitnud paljudes maailma linnades: Las Vegases, Moskvas, Torontos jne. Neid võib leida lõbustusparkidest, loomaaedadest, monorööpasid kasutatakse kohalike vaatamisväärsustega tutvumiseks ja loomulikult linna- ja äärelinna kommunikatsiooniks.

Selliste rongide rattad pole üldse malmist, vaid malmist. Rattad juhivad monorelssrongi lihtsalt mööda betoontala – rööpaid, millel paiknevad toiteallika rööbastee ja liinid (kontaktrööp).

Mõned monorööpad on konstrueeritud nii, et need asetatakse rööpa otsa, sarnaselt sellele, kuidas inimene istub hobuse seljas. Mõned monorööpad on riputatud allpool asuva tala küljes, mis meenutavad hiiglaslikku laternat vardal. Loomulikult on monorelssraudtee kompaktsemad kui tavalised raudteed, kuid nende ehitamine on kallim.

Mõnel monorelsil pole mitte ainult rattad, vaid ka magnetväljal põhinev lisatugi. Näiteks Moskva monorelss kulgeb täpselt elektromagnetite tekitatud magnetpadjal. Veeremis on elektromagnetid ja juhttala lõuendis on püsimagnetid.

Sõltuvalt liikuva osa elektromagnetite voolu suunast liigub monorelssrong edasi või tagasi vastavalt samanimeliste magnetpooluste tõrjumise põhimõttele - nii töötab lineaarne elektrimootor.

Lisaks kummiratastele on monorelssel rongil ka kontaktsiin, mis koosneb kolmest voolu juhtivast elemendist: pluss, miinus ja maandus. Monoruisel lineaarmootori toitepinge on konstantne, võrdne 600 voltiga.

Maa all

Elektrilised metroorongid saavad oma elektri alalisvooluvõrgust — reeglina kolmandast (kontakt)rööpast, mille pinge on 750-900 volti. Alalisvool saadakse alajaamades vahelduvvoolust, kasutades alaldeid.

Rongi kontakt kontaktrööpaga toimub liigutatava voolukollektori kaudu. Kontaktbuss asub rööbasteedest paremal. Voolukollektor (nn «Pantograaf») asub vankri pöördvankril ja surutakse altpoolt vastu kontaktsiini. Pluss on kontaktrööpa peal, miinus on rongirööbastel.

Lisaks jõuvoolule liigub mööda rööbasteid nõrk "signaal" vool, mis on vajalik fooride blokeerimiseks ja automaatseks lülitamiseks. Rööpad edastavad juhikabiini ka infot sellel lõigul olevate fooride ja metroorongi lubatud kiiruse kohta.

Elektrivedur

Elektrivedur on veomootori jõul töötav vedur. Elektriveduri mootor saab voolu veoalajaamast kontaktvõrgu kaudu.

Elektriveduri elektriline osa sisaldab üldjuhul peale veomootorite ka pingemuundureid, samuti seadmeid, mis ühendavad mootoreid võrku jne. Elektriveduri praegused seadmed asuvad katusel või selle katetel ja on mõeldud elektriseadmete ühendamiseks kontaktvõrku.

Voolu kogumist õhuliinist tagavad katusel olevad pantograafid, misjärel juhitakse vool läbi siinide ja pukside elektriseadmetesse. Elektriveduri katusel on ka lülitusseadmed: õhklülitid, voolutüüpide lülitid ja lahklülitid võrgust lahtiühendamiseks pantograafi rikke korral. Busside kaudu juhitakse vool põhisisendisse, teisendus- ja reguleerimisseadmetesse, veomootoritesse ja muudesse masinatesse, seejärel rattajuppidesse ja nende kaudu rööbastesse, maapinnale.

Elektriveduri veojõu ja kiiruse reguleerimine saavutatakse pinge muutmisega mootori armatuuris ja kollektormootorite ergastusteguri muutmisega või asünkroonmootorite toitevoolu sageduse ja pinge reguleerimisega.

Pinge reguleerimine toimub mitmel viisil. Algselt on alalisvoolu elektriveduril kõik selle mootorid jadamisi ühendatud ja kaheksateljelisel elektriveduril on ühe mootori pinge 375 V, kontaktvõrgu pingega 3 kV.

Veomootorite rühmi saab lülitada jadaühenduselt — jada-paralleelsele (2 rühma 4 mootorit ühendatud järjestikku, siis iga mootori pinge on 750 V) või paralleelselt (4 rühma 2 mootorit ühendatud järjestikku, siis see pinge ühe mootori jaoks — 1500 V). Ja mootorite vahepingete saamiseks lisatakse ahelasse reostaatide rühmad, mis võimaldavad pinget reguleerida sammuga 40-60 V, kuigi see põhjustab osa reostaatide elektrienergia kadu. soojuse vorm.

Elektriveduri sees olevad jõumuundurid on vajalikud voolu tüübi muutmiseks ja kontaktvõrgu pinge alandamiseks vajalike väärtusteni, mis vastavad veomootorite, abimasinate ja muude elektriveduri ahelate nõuetele. Konverteerimine toimub otse pardal.

Vahelduvvooluga elektriveduritel on sisendkõrgepinge vähendamiseks ette nähtud veojõutrafo ning vahelduvvoolust alalisvoolu saamiseks alaldi ja silumisreaktorid. Abimasinate toiteks saab paigaldada staatilisi pinge- ja voolumuundureid. Mõlemat tüüpi voolu asünkroonse ajamiga elektriveduritel kasutatakse veomuundureid, mis muudavad alalisvoolu reguleeritud pinge ja sagedusega vahelduvvooluks, mis juhitakse veomootoritele.

Elektrirong

Klassikalisel kujul olev elektrirong või elektrirong saab elektrit pantograafide abil kontaktliini või kontaktrööpa kaudu.Erinevalt elektrivedurist paiknevad elektrirongide kollektorid nii autodel kui haagistel.

Kui pukseeritavatele autodele antakse vool, siis toidetakse autot spetsiaalsete kaablite kaudu. Voolukollektor on tavaliselt peal, kontaktliinist, seda teostavad kollektorid pantograafide kujul (sarnaselt trammiliinidele).

Tavaliselt on voolukollektsioon ühefaasiline, kuid on ka kolmefaasiline, kui elektrirong kasutab erilise konstruktsiooniga pantograafe mitme juhtme või kontaktrööpa eraldi kokkupuutumiseks (kui tegemist on metrooga).

Elektrirongi elektrivarustus sõltub voolu tüübist (on alalisvoolu-, vahelduvvoolu- või kahesüsteemsed elektrirongid), veomootorite tüübist (kollektor- või asünkroonne), elektripiduri olemasolust või puudumisest.

Põhimõtteliselt on elektrirongide elektriseadmed sarnased elektrivedurite elektriseadmetega. Enamiku elektrirongimudelite puhul on see aga paigutatud kere alla ja vagunite katustele, et reisijate ruumi sees suurendada. Elektrirongi mootorite juhtimise põhimõtted on ligikaudu samad, mis elektriveduritel.