Как получает питание городской и междугородний электрический транспорт

Городской и междугородний электротранспорт стали для современного человека привычными атрибутами его повседневной жизни. Мы давно уже не задумываемся о том, как этот транспорт получает питание. Все знают, что автомобили заправляют бензином, педали велосипедов крутят ногами велосипедисты. Но как же питаются электрические виды пассажирского транспорта: трамваи, троллейбусы, монорельсовые поезда, метро, электропоезда, электровозы? Откуда и как подается к ним движущая энергия? Давайте поговорим об этом.

В былые времена каждое новое трамвайное хозяйство было вынуждено иметь собственную электростанцию, поскольку электрические сети общего пользования еще не были в достаточной степени развиты. В 21 веке энергия для контактной сети трамваев подается от сетей общего назначения.

Питание осуществляется постоянным током относительно невысокого напряжения (550 В), которое было бы просто не выгодно передавать на значительные расстояния. По этой причине вблизи трамвайных линий размещены тяговые подстанции, на которых переменный ток из сети высокого напряжения преобразуется в постоянный ток (с напряжением 600 В) для контактной сети трамвая. В городах, где ходят и трамваи и троллейбусы, данные виды транспорта обычно имеют общее энергохозяйство.

На территории бывшего Советского Союза представлены две схемы электроснабжения контактных сетей для трамваев и троллейбусов: централизованная и децентрализованная. Централизованная появилась первой. В ней крупные тяговые подстанции, оснащенные несколькими преобразовательными агрегатами, обслуживали все прилегающие к ним линии, или линии, находящиеся на расстоянии до 2 километров от них. Подстанции данного типа располагаются сегодня в районах высокой плотности трамвайных (троллейбусных) маршрутов.

Децентрализованная система начала формироваться после 60-х годов, когда стали появляться вылетные линии трамваев, троллейбусов, метро, как то из центра города вдоль шоссе, в отдаленный район города и т. п.

Здесь на каждые 1-2 километра линии установлены тяговые подстанции малой мощности с одним или двумя преобразовательными агрегатами, способные питать максимум два участка линии, причем каждый участок на конце может подпитываться соседней подстанцией.

Так потери энергии оказываются меньше, ибо фидерные участки выходят короче. К тому же если на одной из подстанций случится авария, участок линии все равно останется под напряжением от соседней подстанции.

У троллейбуса контактная сеть разделена секционными изоляторами на изолированные друг от друга сегменты, каждый из которых присоединен к тяговой подстанции при помощи фидерных линий (воздушных или подземных). Это легко позволяет производить избирательное отключение отдельных секций для ремонта в случае их повреждения. Если неисправность случится с питающим кабелем, возможна установка перемычек на изоляторы, чтобы запитать пострадавшую секцию от соседней (но это нештатный режим, связанный с риском перегрузки фидера).

Тяговая подстанция понижает переменный ток высокого напряжения от 6 до 10 кВ и преобразует его в постоянный, с напряжением 600 вольт. Падение напряжения на любой точке сети, согласно нормативам, не должно быть более 15%.

Троллейбусная контактная сеть отличается от трамвайной. Здесь она двухпровдная, земля не используется для отвода тока, поэтому данная сеть устроена сложнее. Провода располагаются друг от друга на небольшом расстоянии, поэтому требуется особо тщательная защита от сближения и замыкания, а также изоляция на местах пересечений троллейбусных сетей между собой и с трамвайными сетями.

Поэтому на местах пересечений устанавливаются специальные средства, а также стрелки на местах ветвлений. Кроме того выдерживается определенное регулируемое натяжение, предохраняющее от захлестов проводов во время ветра. Вот почему для питания троллейбусов используются штанги — другие приспособления просто не позволят соблюсти все эти требования.

Штанги троллейбусов чувствительны к качеству контактной сети, ведь любой ее дефект может послужить причиной соскока штанги. Есть нормы, согласно которым угол излома в месте крепления штанги не должен быть более 4°, а при повороте на угол более 12° устанавливаются кривые держатели. Токосъемный башмак движется вдоль провода и не может поворачивать вместе с троллейбусом, поэтому здесь необходимы стрелки.

Во многих городах земного шара с недавних пор ходят монорельсовые поезда: в Лас-Вегасе, в Москве, в Торонто и т.д. Их можно встретить в парках развлечений, в зоопарках, монорельсы используются для обзора местных достопримечательностей, и, конечно, для городского и пригородного сообщения.

Некоторые монорельсовые поезда устроены таким образом, что как-бы насажены на колею сверху, подобно тому, как человек сидит верхом на лошади. Некоторые монорельсы подвешиваются к балке снизу, напоминая гигантский фонарь на столбе. Безусловно, монорельсовые дороги более компактны чем обычные железные дороги, но их строительство обходится дороже.

Некоторые монорельсы имеют не только колеса, но и дополнительную опору на основе магнитного поля. Московский монорельс, например, движется как раз на магнитной подушке, создаваемой электромагнитами. Электромагниты находятся в подвижном составе, а в полотне направляющей балки — стоят постоянные магниты.

В зависимости от направления тока в электромагнитах подвижной части, монорельсовый поезд движется вперед или назад по принципу отталкивания одноименных магнитных полюсов — так работает линейный электродвигатель.

Кроме резиновых колёс у монорельсового поезда есть ещё и контактный рельс, состоящий из трёх токоведущих элементов: плюс, минус и земля. Напряжение питания линейного двигателя монорельса — постоянное, равное 600 вольт.

Электропоезда метрополитена получают электричество от сети постоянного тока — как правило, от третьего (контактного) рельса, напряжение на котором составляет 750—900 Вольт. Постоянный ток получают на подстанциях из переменного тока с помощью выпрямителей.

Контакт поезда с контактным рельсом осуществляется через подвижный токосъемник. Располагается контактный рельс права от путей. Токосъемник (так называемая «токоприемная лапа» ) находится на тележке вагона, и прижимается к контактному рельсу снизу. Плюс находится на контактном рельсе, минус — на рельсах поезда.

Кроме силового тока, по путевым рельсам течет и слабый «сигнальный» ток, необходимый для работы блокировки и автоматического переключения светофоров. Также по рельсам передается информация в кабину машиниста о сигналах светофоров и разрешенной скорости движения поезда метро на данном участке.

Электровозом называют локомотив, движимый тяговым электродвигателем. Двигатель электровоза получает питание от тяговой подстанции через контактную сеть.

Электрическая часть электровоза в целом содержит не только тяговые двигатели, но и преобразователи напряжения, а также аппараты, подключающие к сети двигатели и прочее. Токоведущее оборудование электровоза находится на его крыше или капотах, и предназначено для соединения электрооборудования с контактной сетью.

Регулировка тягового усилия и скорости движения электровоза достигается изменением напряжения на якоре двигателя и варьированием коэффициента возбуждения на коллекторных двигателях, или подстройкой частоты и напряжения питающего тока на асинхронных двигателях.

Регулирование напряжения выполняется несколькими способами. Изначально на электровозе постоянного тока все его двигатели соединены последовательно, и напряжение на одном двигателе восьмиосного электровоза составляет 375 В, при напряжении в контактной сети 3 кВ.

Преобразователи электроэнергии внутри электровоза необходимы для изменения рода тока и понижения напряжения контактной сети до необходимых величин, соответствующих требованиям тяговых электродвигателей, вспомогательных машин и прочих цепей электровоза. Преобразование осуществляется прямо на борту.

На электровозах переменного тока для понижения входного высокого напряжения предусмотрен тяговый трансформатор, а также выпрямитель и сглаживающие реакторы для получения постоянного тока из переменного. Для питания вспомогательных машин могут устанавливаться статические преобразователи напряжения и тока. На электровозах с асинхронным приводом обоих родов тока применяются тяговые инверторы, которые преобразуют постоянный ток в переменный ток регулируемого напряжения и частоты, подаваемый на тяговые двигатели.

Электропоезд или электричка в классическом виде берет электричество с помощью токоприемников через контактный провод или контактный рельс. В отличие от электровоза, токоприемники электрички располагаются как на моторных вагонах, так и на прицепных.

Если ток подается на прицепные вагоны, то моторный вагон получает питание через специальные кабели. Токосъем обычно верхний, с контактного провода, осуществляется он токосъемниками в форме пантографов (похожих на трамвайные).

Обычно токосъем однофазный, но существует и трёхфазный, когда электропоезд использует токоприёмники специальной конструкции для раздельного контакта с несколькими проводами или контактными рельсами (если речь идет о метро).

Электрооборудование электрички зависит от рода тока (бывают электропоезда постоянного тока, переменного тока или двухсистемные), типа тяговых двигателей (коллекторные или асинхронные), наличия или отсутствия электрического торможения.

В основном электрическое оборудование электропоездов схоже с электрооборудованием электровозов. Однако на большинстве моделей электропоездов оно размещено под кузовом и на крышах вагонов для увеличения пассажирского пространства внутри. Принципы управления двигателями электропоездов примерно те же, что и на электровозах.

Источник

Почему русский трамвай не вывозит

Российские города часто напоминают фантастический фильм про постапокалипсис: среди разрушенных улиц, убитой экологии, серых домов и луж ходят люди в свете умных девайсов. В таком мире довольно интересно искать артефакты прошлых цивилизаций, которые жили в гармонии и умели управлять городами. Один из таких артефактов – трамвай.

Трамвай для России сегодняшнего дня – непонятный кусок железа, который как-то ездит, возит людей, но никто не понимает его значения и возможностей. В отличие от автобусов и тем более маршруток, запас прочности у трамвайных систем громадный, но сегодня он подходит к концу: десятилетия варварства и угнетения дают о себе знать.

Геноцид электротранспорта в России – это не выдумка урбанистов, а повседневная реальность. Каждый год в наших городах закрываются трамвайные и троллейбусные системы. Происходит это прежде всего потому, что крепкие хозяйственники не имеют представления о том, каким должен быть современный общественный транспорт, и не знают, что делать с наследием более развитой цивилизации. Кстати, скоро сделаю для вас карту России с городами, разбазарившими свои трамвайные и троллейбусные сети, и мэрами, при которых это произошло. Страна должна знать своих героев!

Сейчас активно говорят о закрытии трамвая в Твери и переобучении водителей в кондукторы. Ранее из-за аварийного состояния рельсов там уже ввели ограничение для вагонов в 5 км/ч на большей части маршрута, а некогда огромную сеть сократили до единственного маршрута. Что о таком варварстве скажут наши потомки?

Экологичность, ламповость и другие внешние признаки все знают, но есть более важное достоинство трамвая – масштабируемость!

Трамвайный поезд в Лейпциге

Если у вас по улице едет 100 машин и нет пробок, то при росте города машин может стать 200 и больше – лучше от этого никому не станет. У нас с пробками пытаются бороться методом «ещё полоса, и всё поедет», хотя эффект всегда один и тот же: рост числа машин – и снова пробки. Поэтому личный автомобиль идёт на последнем месте в транспортной иерархии городов по всему миру: машины везут крайне мало людей, занимают слишком много места и в итоге создают пробки.

Если взять ту же ситуацию, но представить трамвай вместо кучи машин, то можно просто прицепить ещё один-два вагона и вывезти всех людей с комфортом без ухудшения положения жителей. Не придётся даже нанимать новых водителей! Поэтому мегаполисы всего мира возвращают трамваи на городские улицы: это дешевле метро, но позволяет в прямом смысле вывозить новые районы города без ухудшения экологии и транспортной ситуации.

Трамвайная сцепка в Варшаве

Трамвай сам по себе не очень сложное изделие, но сделать хороший трамвай для пассажиров – задача сложная и муторная. Содержать вагоны исправными, следить за рейсами и вовремя платить за электричество – малая часть большой работы. Сделать движение стабильным и независимым от пробок, соблюдать небольшие интервалы, вводить удобные билеты с бесплатной пересадкой, создавать безопасные платформы и многое другое – задачи административные, но не менее важные.

В Твери не смогли сделать минимум и хотя бы сохранить рельсы – при высокой скорости трамваи уходят в дрифт и начинают прокладывать свои собственные пути. Естественно, это небезопасно для всех вокруг.

Прошлый мэр города с командой нашёл силы и средства для реанимации трамваев в 2015 году: был экстренно проведён ремонт путей, обновлены вагоны двух маршрутов, ситуация вроде стала налаживаться и появился свет в конце туннеля, но. политическая стабильность закончилась. Нынешнему руководству города и области интереснее заигрывать с маршрутками (вот почему это тупиковый путь). В этом году чиновники уже пытались закрыть движение трамваев, но испугались общественного резонанса перед выборами. Зато относительно новые вагоны уже давно не выпускают из депо: боятся добить технику и не продать её другим городам.

Новые «Ситистары» давно не выходят на улицы Твери

Если десятилетиями не обращать внимания на вопросы содержания и обновления, то к критическому моменту счёт за прошлые ошибки получается внушительным. По предварительным расчётам, только на экстренные восстановительные работы вдоль единственного маршрута нужно около 300 миллионов рублей. Деньги большие, но при помощи областного бюджета реально привести пути в порядок года за три.

Нам мало просто заменить рельсы и подлатать контактную сеть! Жители города достойны большего, чем безопасный трамвай посреди пробки! Как минимум нужно делать обособление путей и приоритет на перекрёстках. Против этого выступают полицейские и внутренние скрепы отдельных чиновников, но никто не мешает устроить ремонт покрытия путей лет на пять, а после незаметно засеять их травой – к быстрому и надёжному трамваю успеют привыкнуть за это время.

Это могла бы быть Тверь, но это всего лишь Прага

Зависимость от путей есть у электричек и поездов метро, но трамваи ходят по улицам, и тут есть свои риски – с ними нужно уметь работать. Когда машины перестанут лезть под колёса, то неожиданно снизится число аварий и простоев, можно будет делать нормальное расписание. Сами по себе трамваи ломаются крайне редко, хотя держать аварийную службу и бригаду ДПС для оперативного запуска движения всё равно придётся. В мире есть множество удачных практик для решения вопроса простоя трамвая. Лучше всего за опытом ехать в Прагу, где при минимальных вложениях сумели круто развить потенциал трамвая.

Пассажиры не должны выходить под колёса машин. Сегодня тверские трамваи ждут красного света на перекрёстках и лишь потом открывают двери – это лютый маразм! Платформы успешно делают по всей России, но в Твери чиновники считают платформы опасными для людей: якобы в них может провалиться нога. Выход на капот машины – норма, а платформы по всем стандартам опасны. В Твери явно что-то пошло не так.

Источник

Попробуйте объяснить, как раньше трамваи ездили без проводов?

Нынешняя тема перекликается с предыдущей (про фото безлюдных городов), продолжаем рассматривать странные фото 19 века.

Что это было?

На многочисленных фотографиях городов 19 и начала 20 века, встречается несколько вариантов исполнения трамваев: на конной тяге, без штанги для подключения к электропроводам и в привычном нам исполнении – со штангой.

и лошадки и трамвай без проводов присутствуют

Если с первым и последним видом тяги, вопросов не возникает, то трамваи без проводов, не на шутку растревожили интернет-общественность. Какая же сила ими движет? Есть несколько возможных вариантов объяснения.

без видимых устройств для перемещения.

Аккумуляторы.

Уровень развития химического производства вряд-ли позволил бы в промышленном масштабе создать серийно выпускаемые средства передвижения, позволяющие длительное время (между периодами подзарядки) перевозить тяжеленные платформы с людьми.

тяжелая тележка получается

Тросовая тяга.

Этот вариант точно использовался, другой вопрос – насколько широко? Между трамвайными рельсами, в углублениях, натягивались тросы к которым цеплялся трамвай. Тросы тянулись стационарными двигателями, вместе с ними тянулся и трамвай. Просто и со вкусом. Только дорого.

видите между рельсов устройство? может оно?

Токопроводящий рельс.

С этим вариантом знакомы подавляющее большинство читателей – именно так двигаются поезда в метро. Между направляющими рельсами прокладывается еще один рельс, на который подается электричество, которое в конечном итоге и питает двигатели трамвая (поезда).

между рельсов что-то есть.

Из минусов: высочайшая опасность поражения током пешеходов и необходимость строительства огромных трансформаторов, потери в линии и соответственно низкий КПД, при высокой стоимости проекта.

легендарный Никола Тесла

«Атмосферное электричество».

Одной из самых интересных версий, является использование изобретения Николы Теслы по передаче электричества без проводов, через башни ретрансляторы.

экспериментальный ретранслятор Теслы

Некоторые последователи конспирологических версий, считают что человечество в 19 веке, активно использовало разработанный Теслой метод передачи электроэнергии.

В доказательство приводят фотографии массового применения антенн (шпилей) и строений похожих на ретрансляторы Теслы. Указывая в то же время, что электрических проводов на фото не видно, а электроприборы есть.

справа и слева сверху множество шпилей-антенн

Далее следуют выводы о всемирном заговоре, с целью продвижения и использования в мире, более дорогого (традиционного для нас) способа передачи электроэнергии.

В принципе, ничего невозможного в этом нет – без доступных источников информации (как интернет например), заставить людей забыть то что было – проще простого. Это умудряются делать даже в наше насыщенное гаджетами время, а уж тогда и подавно.

интересный контраст способов тяги

Вот только странно, почему эти хитрые промышленники не увидели плюсов дешевой энергии для производства (и удешевления) продукции? Да, энергетические компании канули бы «в лету», в этом можно усмотреть интерес, но возможно, в то время, они еще были не так уж сильны и влиятельны?

Некоторые блогеры, в качестве аргумента отрицающего эту версию, приводят тот же довод что и с фото безлюдных городов (Попробуйте объяснить. Откуда взялись фото безлюдных городов 19 века?) – качество фотографий таково, что электрические провода просто не проявились, а столбы – то стоят!

столбов поблизости и штанги на крыше не видно.

По моему этот довод не всегда состоятелен – не везде есть эти самые столбы, не все они электрические, а самое главное – на трамваях нет штанг токоприемников («рогов» на крышах).

Таким образом, при всей экстравагантности, эту версию по хорошему никто не опроверг и сбрасывать ее со счетов не стоит.

вот он – монтаж электропроводов для трамваев – так они выглядят и сейчас

Вывод, по моему, таков: технический прогресс развивался бурно, экспериментировали с различными способами тяги, поэтому, к каждой фотографии необходимо подходить с индивидуальным объяснением – там могут быть запечатлены различные варианты тяги. В итоге, для массового применения, был выбран самый экономичный (электропроводной) способ.

А может быть, есть и другие версии, которые не учтены в моем обзоре?

Источник

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

У нас хоть городок маленьких, но есть свой трамвай. скоростной. был раньше когда его путь пролегал по окраине города. Сейчас он едет по одному очень длинному, прямому пути (за город), пересекая при этом центр города. Однако поворачивать ему не нужно да и некуда.

А вот в других больших городах трамваи передвигаются по улочкам города со сложными маршрутами и поворотами. Знаете ли вы, как поворачивает трамвай и как переводятся стрелки на его пути?

У трамвайных путей не бывает развилок «право-центр-лево». На трамвайных путях предусмотрена только двойная развилка. В прошлом стрелки переводились вручную. Вагоновожатые делали это обычными ломиками. Но все же сейчас стрелки работают автоматическом режиме.

Изначально стрелка расположена так, чтобы трамвай двигался направо. Если вагоновожатому необходимо изменить маршрут, он делает это заранее прямо из кабины. Для этого примерно за 20 метров предусмотрен воздушный (его еще называют сериесным) контакт. Питание от него идет к соленоидам, которые расположены в сравнительно небольшой металлической коробке, находящейся рядом со стрелкой.

Чтобы повернуть направо, водителю трамвая не нужно предпринимать никаких действий по переводу стрелки. До подъезда к сериесному контакту он отключает двигатель, и трамвай доезжает до стрелки по инерции. Так как на соленоиды не поступило напряжение, стрелка остается в положении «направо».

При необходимости повернуть налево вагоновожатый подъезжает к стрелке с включенными двигателями. Ток последовательно протекает через контактный провод на сериесный электропривод, затем по цепи – на воздушные контакты и через токосъемник и двигатель попадает на рельс, попутно создавая электромагнитную индукцию в соленоиде. Катушка соленоида втягивает в себя сердечник, благодаря чему стрелка устанавливается в положение «поворот налево».

После того, как трамвай проедет по нужному пути, требуется вернуть систему в стандартное положение. Этот процесс также автоматизирован. Благодаря токосъемнику происходит замыкание воздушного контакта (шунтового). Он проводит ток через шунтовой привод на рельсы. Запитанная катушка соленоида возвращает стрелку на место.

Безопасность: При автоматическом переводе пешеходам не угрожает поражение электричеством, потому что напряжение на рельсах не превышает 16 В.

На современных трамвайных путях используется несколько иная автоматизация перевода стрелок. После проезда трамвая стрелка остается в последнем положении («направо» или «налево»). Для управления движения на каждом из направлений имеются находящиеся два воздушных контакта и один выходной – после стрелки. Когда водитель трамвая отключает двигатель и едет по инерции, стрелка переводится направо. При включенном двигателе – налево. В остальном принцип работы схож с классическим.

В наиболее крупных городах мира все чаще для перевода стрелок используют бесконтактные высокочастотные механизмы, разработанные компанией «Signaltechnik-Elektronik AG» (Швейцария). Вагоновожатый делает установку согласно предполагаемому маршруту в начале рабочей смены, когда покидает депо.

В вагоне имеется передатчик, непрерывно излучающий сигнал. Находящиеся на его пути стрелки оборудованы приемниками и микропроцессорами, которые, уловив сигнал подъезжающего трамвая автоматически переключают стрелку в нужное положение. Таким образом вагоновожатый не отвлекается на лишние действия и может более внимательно следить за дорогой. Одну стрелку подобного типа можно увидеть в Москве на развилке к/ст Таллинская – Строгинское депо.

Источник