Sulle ferrovie russe vengono utilizzati due sistemi di alimentazione: costante e monofase corrente alternata. La trazione sulla corrente alternata trifase non ha guadagnato popolarità, poiché è tecnicamente difficile isolare fili ravvicinati di due fasi rete di contatto(terza fase - rotaie).
Il materiale rotabile elettrico è dotato di motori di trazione corrente continua, poiché i modelli proposti di motori AC non soddisfano i requisiti di potenza e affidabilità. Pertanto, le linee ferroviarie sono fornite con un sistema a corrente alternata monofase e sulle locomotive sono installate attrezzature speciali che convertono la corrente alternata in corrente continua.
Regole operazione tecnica i livelli di tensione nominale sui collettori di corrente del materiale rotabile elettrico sono regolati: 3 kV - in corrente continua e 25 kV - in corrente alternata. Allo stesso tempo, vengono determinate le fluttuazioni di tensione accettabili dal punto di vista della stabilità del movimento: con corrente continua - 2,7 ... 4 kV, con corrente alternata - 21 ... 29 kV. Su alcune tratte ferroviarie è consentito un livello di tensione di almeno 2,4 kV per la corrente continua e 19 kV per la corrente alternata.
I parametri principali che caratterizzano il sistema di alimentazione delle ferrovie elettrificate sono la potenza delle sottostazioni di trazione, la distanza tra loro e l'area della sezione trasversale della sospensione di contatto.
Sulle ferrovie elettrificate in corrente continua, le cabine di trazione svolgono due funzioni: abbassano la tensione di ingresso corrente trifase e convertirlo in costante. Tutte le apparecchiature che forniscono corrente alternata sono accese aree aperte, e raddrizzatori e unità ausiliarie - al chiuso. Dalle sottostazioni di trazione, l'elettricità entra nella rete di contatto attraverso la linea di alimentazione: l'alimentatore.

I principali svantaggi del sistema di alimentazione in corrente continua sono la sua polarità, la tensione relativamente bassa e l'impossibilità di fornire un isolamento elettrico completo della struttura superiore del binario da quella inferiore. Le rotaie, che fungono da conduttori di corrente di diversa polarità, e il sottofondo sono un sistema in cui è possibile una reazione elettrochimica, che porta alla corrosione dei metalli. Di conseguenza, la vita utile delle rotaie e delle strutture artificiali è ridotta. Per evitare ciò, appropriato dispositivi di protezione(sistemi di elettrodi di massa anodi, stazioni catodiche, ecc.).
A causa della tensione relativamente bassa (U = 3 kV) nel sistema in corrente continua, l'energia elettrica viene fornita al materiale rotabile elettrico attraverso la rete di contatto con un'elevata corrente di trazione. Per questo, le sottostazioni di trazione sono poste l'una vicino all'altra (10 ... 20 km) e l'area della sezione trasversale dei cavi di sospensione del contatto viene aumentata.
Con la corrente alternata, l'efficienza dell'utilizzo della trazione elettrica aumenta, poiché la potenza richiesta viene trasmessa attraverso la rete di contatti con un'intensità di corrente inferiore rispetto a un sistema in corrente continua. Le sottostazioni di trazione in questo caso si trovano a una distanza di 40 ... 60 km l'una dall'altra. Il loro compito è solo di ridurre la tensione da PO ... 220 a 25 kV, quindi la loro attrezzatura tecnica è più semplice ed economica di quella delle sottostazioni di trazione CC. Inoltre, in un sistema a corrente alternata monofase, l'area della sezione trasversale dei fili della rete di contatti è circa due volte più piccola. Per ospitare le apparecchiature delle sottostazioni di trazione con corrente alternata, vengono utilizzate aree aperte. Tuttavia, la progettazione di locomotive e treni elettrici a corrente alternata è più complicata e il loro costo è maggiore.
A causa dell'impatto del campo elettromagnetico della corrente alternata sulle strutture metalliche e sulle comunicazioni situate lungo i binari, in esse appare una tensione pericolosa per le persone e si verificano interferenze nelle linee di comunicazione e automazione. Pertanto, vengono adottate misure speciali per proteggere le strutture. Costi per misure protettive come il miglioramento isolamento elettrico tra rotaie e terra, la sostituzione delle linee aeree con cavo o relè radio, costituiscono il 20...25% del costo totale dell'elettrificazione.

L'attracco delle reti di contatto delle linee elettrificate in corrente continua e alternata viene effettuato presso apposite stazioni ferroviarie. In un certo numero di casi, quando la realizzazione di tali stazioni sembra impraticabile, vengono utilizzate locomotive elettriche a doppia potenza, funzionanti sia in corrente continua che alternata.

Fine del lavoro -

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CORSO GENERALE DI FERROVIE

CORSO GENERALE DI FERROVIE ... STRUTTURA DEL TRASPORTO FERROVIARIO DIMENSIONI Per una circolazione sicura ...

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STRUTTURA DEL TRASPORTO FERROVIARIO
Il trasporto ferroviario è un'economia diversificata complessa, che include linee ferroviarie, imprese, amministrative ed economiche, culturali e domestiche e mediche

Percorso, pianta e profilo longitudinale del binario
Il binario della linea ferroviaria caratterizza la posizione nello spazio dell'asse longitudinale del binario a livello dei bordi del sottofondo. La proiezione della traccia su un piano orizzontale è chiamata piano e spazzata

Il valore del percorso nel lavoro delle ferrovie, i suoi elementi principali
La ferrovia è un complesso strutture ingegneristiche progettato per attraversarlo con i treni a una determinata velocità. La continuità e la sicurezza del traffico su strada dipendono dallo stato della pista.

Letto a terra e suoi profili trasversali. Dispositivi di drenaggio
Il sottofondo è un complesso di strutture del suolo ottenute a seguito della lavorazione della superficie del terreno e destinate alla posa della struttura superiore del binario, garantendone la stabilità

Strutture artificiali, loro tipologia e scopo
Le strutture artificiali offrono l'opportunità alla ferrovia di attraversare barriere d'acqua, altre linee ferroviarie, strade, gole profonde, catene montuose, aree urbane edificate

Strato di zavorra
Lo scopo principale dello strato di zavorra è la percezione della pressione delle traversine e la sua distribuzione uniforme sull'area principale del sottofondo; garantire la stabilità delle traversine in aria

Elementi di fissaggio per binari. Antifurto
Il binario è costituito da due filettature di rotaie continue posizionate a una certa distanza l'una dall'altra grazie al fissaggio delle rotaie alle traversine e ai singoli collegamenti ferroviari tra loro.

Percorso senza soluzione di continuità
Attualmente, il binario senza giunti più perfetto è ampiamente utilizzato sulle ferrovie. A causa dell'eliminazione delle articolazioni, l'impatto dinamico sul percorso è indebolito, in modo significativo la mente

DISPOSITIVO BINARIO FERROVIARIO. INTERRUTTORI
La disposizione dello scartamento ferroviario è strettamente correlata al design e alle dimensioni delle ruote del materiale rotabile. La coppia di ruote include un asse in acciaio, su cui le ruote sono montate saldamente, avendo per

Caratteristiche del dispositivo a binario a sezioni curve
Nelle sezioni curve, la disposizione dei binari presenta una serie di caratteristiche, le principali delle quali sono l'elevazione della rotaia esterna rispetto a quella interna, la presenza di curve di transizione, l'allargamento dello scartamento a piccoli raggi, con

Affluenza
Il passaggio del materiale rotabile da un binario all'altro è assicurato da dispositivi di collegamento e attraversamento dei binari relativi alla loro sovrastruttura. Il collegamento dei binari tra loro viene effettuato tramite frecce

Protezione del sentiero da neve, cumuli di sabbia e inondazioni
Il funzionamento ininterrotto del trasporto ferroviario in condizioni invernali dipende in gran parte dall'affidabile protezione dei binari dalla neve, nonché dalla loro tempestiva pulizia della neve durante le nevicate e

COSTRUZIONI E DISPOSITIVI DI ALIMENTAZIONE
Il trasporto ferroviario consuma circa il 7% dell'energia prodotta dalle centrali elettriche russe. Viene speso principalmente per fornire trazione ai treni e alimentare i consumatori non di trazione, tra cui

RETE DI TRAZIONE
La rete di trazione è costituita da reti di contatto (fornitura) e ferroviarie (aspirazione). La rete ferroviaria è rotaie, e

Confronto di diversi tipi di trazione
La circolazione dei treni nel trasporto ferroviario avviene con l'ausilio del materiale rotabile di trazione. Comprende locomotive e materiale rotabile multiplo. Fino alla metà degli anni '50. di base

MATERIALE ROTABILE ELETTRICO
Il materiale rotabile elettrico comprende locomotive elettriche e treni elettrici. A seconda del tipo di corrente utilizzata, materiale rotabile elettrico di corrente continua e alternata, oltre che doppio

MATERIALE ROTABILE A TRAZIONE AUTONOMA
Il materiale rotabile a trazione autonoma comprende locomotive diesel, treni diesel, automotrici, locomotive a motore e locomotive a turbina a gas. In base al loro scopo, le locomotive diesel sono suddivise in locomotive merci, passeggeri e di manovra.

Manutenzione delle locomotive e organizzazione del loro lavoro
Le locomotive elettriche e le locomotive diesel sono servite da squadre di locomotive composte da un macchinista e dal suo assistente. Con un'unica macchina possono essere serviti convogli a motore, locomotive elettriche a treno e di manovra e locomotive diesel

Recupero e treni dei vigili del fuoco
Numerose stazioni sono costantemente pronte per una serie di strumenti di recupero utilizzati in seguito a incidenti e incidenti su tratti stradali e collocati nella maggior parte dei

Indicatori tecnici ed economici dei carri
I principali indicatori necessari per la valutazione tecnico-economica delle caratteristiche progettuali e operative delle vetture sono il numero di assi, la capacità di carico, la tara, il coefficiente di tara, il volume specifico

ELEMENTI PRINCIPALI DELLE AUTO
Tutti i carri, indipendentemente dal loro scopo e design, hanno quanto segue elementi comuni: sottocarro che preleva il carico dall'auto e ne garantisce il movimento sicuro e regolare

Tipi di riparazione del carro. Strutture e dispositivi dell'economia del carro
Lo scopo principale dell'economia dei vagoni è garantire il trasporto di passeggeri e merci con vagoni riparabili che soddisfino i requisiti di sicurezza del traffico, con i servizi necessari per i passeggeri.

Il concetto di un complesso di dispositivi di automazione, telemeccanica e segnalazione
I dispositivi di automazione e telemeccanica nel trasporto ferroviario, o, come vengono anche chiamati, mezzi di segnalamento, centralizzazione e blocco (SCB), sono progettati per automatizzare i processi, la comunicazione

Blocco automatico
Il blocco automatico (AB) è il principale sistema di regolazione della circolazione dei treni sulle linee a binario singolo e doppio delle Ferrovie principali. Quando si utilizza il blocco automatico, il raggio tra le stazioni è diviso

Segnalazione locomotiva automatica
Il segnalamento automatico delle locomotive (ALS) è progettato per migliorare la sicurezza del traffico ferroviario e migliorare le condizioni di lavoro del personale delle locomotive. In condizioni di scarsa visibilità (pioggia, nebbia, nevicate)

Dispositivi di controllo della spedizione dei treni
I dispositivi di controllo del dispacciamento per il traffico ferroviario (DC) sono utilizzati nelle sezioni dotate di AB per trasmettere informazioni allo spedizioniere ferroviario sulla direzione di movimento stabilita (nelle sezioni

Segnalazione automatica di attraversamento
All'incrocio della ferrovia allo stesso livello con autostrade organizzare i trasferimenti. Possono essere regolabili, ad es. dotato di dispositivi di segnalazione di attraversamento e non regolamentato

Chiusura semiautomatica
Il blocco semiautomatico (SAB) viene utilizzato per il controllo a intervalli del traffico ferroviario su sezioni ferroviarie a basso traffico. Si chiama semiautomatico perché fa parte dell'opera

Binari delle stazioni e loro scopo
I binari ferroviari in punti separati sono suddivisi in binari della stazione e binari per scopi speciali. I binari delle stazioni includono i binari all'interno dei confini delle stazioni: principale, trasbordo, smistamento

Profilo longitudinale e piano dei binari nelle stazioni
La sezione del profilo longitudinale su cui si trova la stazione, il raccordo o il punto di passaggio è chiamata piattaforma della stazione. In conformità con il PTE, le stazioni, i binari di raccordo e i punti di passaggio, di regola, dovrebbero

Lavori di smistamento nelle stazioni
Lo smistamento è il lavoro legato alla movimentazione di carri con locomotive, nonché di singole locomotive lungo i binari della stazione per lo smantellamento e la formazione dei treni, la lavorazione dei treni e dei vagoni.

Incroci, passaggi e stazioni intermedie
Ai binari di raccordo, di solito c'è un binario principale e uno o due binari di ricezione-partenza per l'attraversamento e il sorpasso dei treni, un edificio passeggeri combinato con l'alloggio dell'addetto alla stazione, binari di imbarco

Stazioni di distretto
Organizzare la manutenzione dei treni e il lavoro del personale delle locomotive, il controllo tecnico, l'equipaggiamento e la riparazione del materiale rotabile, lo smantellamento e la formazione dei treni prefabbricati e distrettuali

Stazioni di classificazione
Le stazioni di smistamento sono stazioni destinate allo scioglimento di massa e alla formazione di treni merci. Elabora il transito e il traffico automobilistico locale da direzioni convergenti e

Stazioni passeggeri
Le stazioni passeggeri sono in costruzione nelle grandi città, nei centri industriali e nelle aree turistiche. In queste stazioni si effettuano i servizi passeggeri (vendita di biglietti, imbarco e sbarco abbonamenti).

Stazioni merci
Le stazioni di carico sono progettate per il carico e lo scarico di massa delle merci. Queste stazioni sono ubicate in grandi aree industriali e popolate, nonché porti, ea seconda dello scopo della sottosezione

Stazioni di trasferimento di frontiera interstatale
Con il crollo dell'URSS ai confini con la CSI e i paesi baltici, divenne necessario costruire nuove stazioni di confine interstatali. Queste stazioni sono progettate per ricevere, elaborare e inviare

Svincoli ferroviari
Un nodo ferroviario è un punto di giunzione di almeno tre linee ferroviarie, in cui sono presenti stazioni specializzate e altri punti separati collegati da binari di collegamento, entrambi

Organizzazione del carico e del lavoro commerciale
Il lavoro di carico viene svolto in luoghi comuni e non uso comune. Le aree comuni comprendono magazzini coperti e scoperti, nonché aree appositamente assegnate sul territorio della ferrovia

Nozioni di base sull'organizzazione del trasporto passeggeri
L'obiettivo principale dell'organizzazione del trasporto passeggeri è soddisfare le esigenze di movimento della popolazione e garantire sicurezza e un servizio passeggeri di alta qualità su

Il significato del programma e i requisiti per esso
Nel trasporto ferroviario, il traffico ferroviario viene effettuato secondo l'orario, il principale documento normativo e tecnologico che regola il lavoro di tutti i dipartimenti per l'organizzazione del traffico ferroviario

Elementi del grafico
Per redigere un programma è necessario conoscere i suoi elementi principali: il tempo di percorrenza dei treni di varie categorie per le cale; durata del parcheggio del treno nelle stazioni per te

Il concetto di portata e capacità di carico delle ferrovie
La capacità di una linea ferroviaria è il maggior numero di treni o coppie di treni di una data massa che possono essere percorsi per unità di tempo (giorno,

Sistema di controllo del traffico ferroviario
Il sistema di controllo del traffico ferroviario comprende la regolamentazione tecnica e la pianificazione operativa dei lavori operativi, la regolamentazione dei trasporti e dei veicoli, la gestione operativa

Principali indicatori di performance
Il controllo sull'attuazione dei piani di trasporto, l'analisi dell'uso dei mezzi tecnici, la pianificazione, la contabilità e la valutazione del lavoro sono impossibili senza un sistema di indicatori quantitativi e qualitativi, che determinano

Domanda:
Perché alcuni treni elettrici (treni elettrici, tram, ecc.) funzionano a corrente continua e altri a corrente alternata?

Risposta:

L'uso di due tipi di corrente nel sistema di alimentazione di trazione delle ferrovie si è sviluppato storicamente. Il fatto è che agli albori dell'elettrificazione, ERS utilizzava motori di trazione (TED) esclusivamente a corrente continua. Ciò è dovuto al loro caratteristiche del progetto, la possibilità è sufficiente mezzi semplici regolare la velocità e la coppia su un'ampia gamma, la capacità di lavorare con sovraccarico, ecc. Tecnicamente le caratteristiche elettromeccaniche dei motori in corrente continua sono ideali per la trazione.

I motori a corrente alternata (asincroni, sincroni) hanno caratteristiche tali che senza speciali mezzi di regolazione il loro utilizzo per la trazione elettrica diventa impossibile. Non esistevano tali mezzi di regolazione nella fase iniziale dell'elettrificazione e quindi, naturalmente, la corrente continua veniva utilizzata nei sistemi di alimentazione di trazione a una tensione prima di 1500 e poi di 3000 V o, come dicono gli elettricisti, 1,5 o 3 kV. Sono state costruite sottostazioni di trazione, il cui scopo è quello di abbassare Tensione AC rete di alimentazione al valore richiesto e la sua rettifica, ad es. conversione in costante.

Ma sono passati gli anni, il volume del trasporto ferroviario è aumentato e il carico delle reti di trazione è cresciuto di conseguenza. La potenza è uguale al prodotto di corrente e tensione. Cresce il carico e crescono anche le perdite nella rete di trazione. Dopotutto, le perdite sono proporzionali al quadrato della corrente, o. E questo ha portato alla necessità di potenziare la rete di trazione, ovvero sono state costruite ulteriori sottostazioni di trazione, la sezione dei cavi è aumentata. Ma tutto ciò non risolveva radicalmente il problema. C'era solo una via d'uscita: ridurre l'entità della corrente, ma con la stessa potenza di carico, ciò può essere fatto solo aumentando l'entità della tensione. E poi sorse problema serio: per i motori in corrente continua, una tensione di 3 kV si è rivelata quasi limitante. Ciò è dovuto al suo design, alla presenza di un collettore e spazzole, un avvolgimento dell'indotto rotante. Con un aumento della tensione, l'affidabilità del funzionamento di questi nodi è notevolmente diminuita. I motori a corrente alternata per la trazione a quel tempo erano completamente inadatti.

Pertanto, è sorta una contraddizione: per il sistema di alimentazione, la tensione di 3 kV si è rivelata piccola e per il TED era impossibile aumentarla. Ma la via d'uscita è stata trovata passando alla corrente alternata! Nel sistema a corrente alternata, sull'EPS sono iniziati a essere installati trasformatori che, come sai, consentono di modificare semplicemente il valore della tensione, sono semplici e affidabili. Dopo il trasformatore, viene installato un raddrizzatore e quindi - un DC TED. Allo stesso tempo, la tensione sul TED può essere notevolmente ridotta, aumentando così la loro affidabilità, e la tensione della rete di trazione può essere aumentata, riducendo le perdite in essa.

È così che è stato fatto. La tensione della rete di trazione AC è stata aumentata a 25 kV, sui pneumatici della cabina di trazione 27,5 kV. Contemporaneamente è aumentata la distanza tra le cabine di trazione, la sezione dei cavi della rete di trazione è diminuita e, di conseguenza, il costo del sistema di alimentazione. Nella fase iniziale dell'introduzione della corrente alternata, sono sorti di nuovo problemi. Il fatto è che la tecnica rettificativa di quel tempo era imperfetta. I raddrizzatori al mercurio sono stati utilizzati per rettificare la corrente alternata. E si tratta di unità piuttosto complesse, costose e capricciose, anche quando si lavora in condizioni stazionarie, per non parlare della loro installazione su EPS. Ciò ha ulteriormente ritardato l'introduzione della corrente alternata.

Con l'avvento dei raddrizzatori a semiconduttore, anche questo problema è stato risolto. Durante la realizzazione del sistema in corrente alternata, il sistema in corrente continua veniva rapidamente introdotto nella rete ferroviaria. Quando tutti i problemi con la corrente alternata sono stati risolti, una parte significativa delle strade era già elettrificata con corrente continua. Pertanto, il sistema di elettrificazione AC è più avanzato ed è attualmente accettato come quello principale. Secondo gli standard di progettazione, la corrente continua dovrebbe essere utilizzata per completare l'elettrificazione di direzioni precedentemente elettrificate su questa corrente e per elettrificare sezioni adiacenti a tali direzioni. Inoltre, è stato ora sviluppato un sistema di alimentazione di trazione 2×25 kV AC. Allo stesso tempo, la tensione della rete di alimentazione è stata aumentata a 50 kV e la tensione nella rete di contatto è rimasta la stessa di 25 kV. Questo sistema ha elettrificato la linea principale Baikal-Amur e una serie di sezioni nel centro della Russia. Nei luoghi in cui i sistemi DC e AC sono uniti, sono disposte stazioni di attracco dove vengono cambiate le locomotive AC e DC. Inoltre esistono locomotive elettriche a doppia potenza per AC e DC, ma nel nostro Paese sono di impiego limitato. Lo sviluppo della tecnologia dei semiconduttori e dei microprocessori ha permesso di rimuovere le restrizioni sull'uso dei motori CA su ERS. Questi motori, soprattutto quelli asincroni, sono semplici ed affidabili.

Attualmente sono state prodotte locomotive elettriche e treni elettrici con motori a corrente alternata e sono in corso ulteriori ricerche in questa direzione. E come funzionano le transizioni da una corrente all'altra nelle sezioni di confine? tramite locomotive? No. La rete di contatti presso la docking station può passare a qualsiasi tipo di corrente, completamente o in parte. Contemporaneamente, una locomotiva elettrica, ad esempio in corrente continua, si avvicina alla stazione, viene alimentata al COP con corrente continua, trascina il treno su un determinato percorso (se è passeggeri, quindi al binario ), si sgancia, va al suo parcheggio (dove c'è solo corrente continua), dopodiché la corrente nel CS passa ad una alternata, una locomotiva elettrica alternata striscia fuori dal suo posto e si attacca al treno abbandonato. Ci sono anche locomotive elettriche a doppio sistema, a cui non importa che tipo di corrente guidare. Ma sono piuttosto costosi e ce ne sono pochi: merci (e in realtà merci-passeggeri) VL82 e VL82M a Vyborg e Mineralnie Vody e passeggero EP10 (finora in un'unica copia) a Mosca-Kurskaya (funziona con il treno 061/062 Burevestnik Mosca - Nizhny Novgorod, ma parte periodicamente per il prossimo test). Un design speciale a Mineralnye Vody - sebbene ci sia una diramazione elettrificata con corrente continua in partenza dalla linea CA, nella stazione non ci sono sezioni commutabili del COP. I binari principali sono elettrificati con corrente alternata e i treni per Kislovodsk lasciano i loro binari, dove c'è solo corrente continua. Attraverso i treni dal passaggio principale a Kislovodsk (ce ne sono pochi) circolano solo con locomotive elettriche a due sistemi; Non ci sono locomotive elettriche a corrente continua nella Mineralnye Vody.

Vantaggi della trazione elettrica variabile:
Riduzione dell'intensità di corrente nel COP grazie all'uso di un'alta tensione di 25 kV. La conseguenza sono intervalli più lunghi tra le cabine di trazione e una riduzione del numero delle cabine stesse. Qualunque tensione richiesta su una locomotiva elettrica e un treno elettrico può essere ottenuto tramite un trasformatore, che ha un'efficienza prossima al 100% e un'affidabilità molto elevata. (con la corrente continua, per questi scopi, si utilizzano convertitori di macchine elettriche (motogeneratori) o convertitori statici elettronici, che sono costosi e poco affidabili. In corrente alternata si può trasmettere ad una locomotiva elettrica molta più potenza che in corrente continua. la limitazione di 200 km / h per i treni ad alta velocità in corrente continua. AC COP può essere utilizzato come alimentazione di riserva per dispositivi di segnalazione. In corrente continua, oltre al VSLSTSB principale, VLPE è appeso anche ai supporti CC. Sulla corrente alternata, è più facile estinguere l'arco elettrico che si verifica durante il passaggio di isolatori sezionali, durante la rottura dei traferri (protezione contro i fulmini), quando si commutano i sezionatori di palo, poiché l'arco stesso può spegnersi quando la fase passa per zero , e indipendentemente dalla presenza di resistenze reattive nel circuito. (Sulla corrente continua, la presenza di reattanze non fa che aggravare la situazione con l'arco). La progettazione delle sottostazioni di trazione è più semplice. È facile intuire che un potente raddrizzatore è molto più inaffidabile di un raddrizzatore di un ordine di grandezza in meno di potenza su ogni locomotiva elettrica/autovettura. Ci sono altri piccoli vantaggi...

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Con una dipendenza chiave, per garantire la sicurezza del traffico ferroviario, gli scambi sono dotati di blocchi di controllo del sistema V. S. Melentiev. Su ciascuna freccia sono installate due serrature di serie diverse: una per la chiusura lungo il percorso diretto (+), l'altra per il percorso laterale (-). La chiave può essere rimossa solo dalla serratura chiusa e la freccia si chiude a condizione di una perfetta aderenza dell'affilato ...

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Sulle linee della metropolitana di terra e sopraelevate, nonché nelle posizioni degli scambi (per facilità di riparazione), vengono utilizzati binari su una base di zavorra. Sulle linee sotterranee, i binari sono posati su una base di cemento, che consente di mantenerlo pulito. Il calcestruzzo ad alta resistenza (grado 150) è posizionato sulla superficie orizzontale dello strato di calcestruzzo sottostante di grado 100. In calcestruzzo...

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Per mantenere le locomotive in buone condizioni, sulle strade della Russia è stato installato un sistema di manutenzione e riparazione, che viene eseguito dopo aver soddisfatto gli standard di chilometraggio stabiliti o un certo periodo di funzionamento. Negli ultimi anni sono state adottate importanti misure nell'industria delle locomotive per migliorare la qualità, accelerare e ridurre i costi di riparazione delle locomotive. Questo include concentrato...

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La consegna di beni di materiale e fornitura tecnica si riferisce al trasporto economico relativo alla fornitura delle esigenze operative e di costruzione della ferrovia. Le autorità logistiche organizzano la spedizione dei materiali dai fornitori, se possibile, in modo che arrivino ai destinatari, aggirando i magazzini intermedi. Tale consegna è chiamata transito. Una parte significativa della prod...

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Il trasporto ferroviario è un'economia complessa e diversificata, che comprende ferrovie e imprese, nonché istituzioni amministrative, economiche, culturali e comunitarie, mediche, istituti di istruzione scientifica. Per svolgere il processo di trasporto, le ferrovie dispongono di mezzi tecnici costituiti da materiale rotabile e strutture e dispositivi ferroviari ...

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Il trasporto merci e commerciale nel trasporto ferroviario è svolto sulla base della Carta delle Ferrovie. Il lavoro di carico viene svolto in aree pubbliche e non pubbliche. Le aree comuni includono gli scali merci delle stazioni, dove sono solitamente concentrate le operazioni di carico e scarico, e altri punti di carico e scarico gestiti dalla ferrovia. Nei luoghi del non comune...

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Per garantire la manutenzione del materiale rotabile, il cambio degli equipaggi e delle locomotive, la lavorazione dei prefabbricati e dei treni distrettuali, le linee ferroviarie sono suddivise in sezioni, ai margini delle quali si trovano le stazioni distrettuali. Le seguenti operazioni di base vengono svolte presso le stazioni del distretto: accoglienza, passaggio e partenza di treni passeggeri e merci, servizio passeggeri, operazioni merci, r...

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Le forze assorbite dai carrelli durante lo spostamento lungo il binario ferroviario vengono trasferite al telaio della cabina supportato dai carrelli. Il telaio della vettura risente anche delle forze esterne applicate alla carrozzeria, nonché delle forze concentrate trasmesse dai dispositivi di trazione ad urto (auto coupler). Il telaio dell'auto è la base della carrozzeria e la struttura portante, costituita da elementi rigidamente interconnessi ...

Il sistema attuale e l'entità della tensione nella rete di contatti

Sulla rete ferroviaria vengono utilizzati due sistemi di trazione elettrica: in corrente continua con tensione nella rete di trazione 3 kV e su corrente alternata monofase con tensione 25 kV frequenza standard 50 Hz. Inoltre, in entrambi i casi, sulle locomotive elettriche vengono utilizzati solo motori di trazione in corrente continua.

L'alimentazione CC presenta una serie di svantaggi: la CC è molto difficile da trasformare, ad es. aumentare o diminuire la tensione senza perdite significative. Maggiore è la potenza della locomotiva elettrica, maggiore è la perdita; per prevenirli è necessario ridurre la distanza tra le cabine di trazione e aumentare la sezione del filo di contatto, ma ciò comporterà un consumo di rame. Con una tensione di 3 kV, le sottostazioni di trazione si trovano in media ogni 20-25 km e il consumo di rame per chilometro della rete di contatto raggiunge le tonnellate 10. Inoltre, parte della corrente di trazione va nel terreno, formando "randaggi correnti", che provoca corrosione elettrochimica. Ciò riduce la vita utile di rotaie, ponti in cemento armato, cavalcavia, ecc.

La fornitura di corrente alternata è priva di queste carenze. Per cambiarne la tensione è sufficiente disporre di un trasformatore convenzionale, quindi le sottostazioni di trazione sono più semplici ed economiche. Ma una locomotiva elettrica a corrente alternata è stata creata solo nel 1938; un raddrizzatore a mercurio è stato utilizzato per convertire la corrente alternata in corrente continua.

Attualmente sono state realizzate locomotive elettriche con raddrizzatori a semiconduttore. VL-60, VL-80k, BL-80T. L'uso di una corrente alternata monofase con una tensione di 25 kV ha consentito di ridurre la sezione trasversale del filo di contatto di circa la metà e di aumentare la distanza tra le sottostazioni a 40-60 km.

Un ulteriore aumento della densità di merci delle ferrovie, un aumento della massa dei treni comporterebbe un aumento della tensione nella rete di contatto e la creazione di locomotive elettriche fondamentalmente nuove. Questo problema è stato risolto introducendo un sistema di alimentazione 2 x 25 kV AC più economico. Con un tale sistema, gli autotrasformatori lineari vengono installati ogni 8-15 km. L'elettricità dalle sottostazioni di trazione agli autotrasformatori viene fornita con una tensione di 50 kV attraverso una sospensione di contatto e un cavo di alimentazione aggiuntivo. Dagli autotrasformatori alle locomotive elettriche, l'elettricità viene trasmessa con una tensione di 25 kV. Di conseguenza, le perdite di tensione si riducono e la distanza tra le sottostazioni adiacenti può essere aumentata fino a 70-80 km.

Uno svantaggio significativo della corrente alternata è l'effetto elettromagnetico sulle strutture metalliche lungo i binari. Di conseguenza, su di essi viene indotta una tensione pericolosa e si verificano gravi interferenze nei dispositivi di automazione. Pertanto, è necessario utilizzare costose strutture protettive.

Fino al 1955 l'elettrificazione delle ferrovie veniva effettuata in corrente continua e, dopo il 1955, in corrente alternata. Il passaggio dalla corrente continua a quella alternata ha assicurato una riduzione dei consumi specifici di metalli non ferrosi e dei costi di mantenimento delle cabine di trazione. Alla fine degli anni '70 Nella sezione Vyazma - Orsha è stato introdotto un nuovo sistema di alimentazione 2x25 kV, che ha stabilizzato i livelli di tensione della rete di contatto, ha ridotto significativamente l'effetto elettromagnetico della trazione elettrica sui dispositivi di comunicazione.

Sistemi di corrente e tensione nella rete di contatti

Nel 1895 la ferrovia Baltimora-Ohio (USA), lunga 115 km, fu la prima al mondo ad essere elettrificata. Su di esso, l'energia elettrica CC veniva trasmessa alla locomotiva elettrica non attraverso un filo di contatto, apparso molto più tardi, ma attraverso una terza rotaia situata tra due rotaie di scorrimento. La tensione CC nel terzo binario era la stessa dei motori di trazione: 650 V. I motori erano a bassa velocità, ingombranti e avevano una bassa efficienza.

A metà del secolo scorso, il fisico russo D. A. Lachinov stabilì che maggiore è la tensione in un circuito elettrico, minore è l'energia persa quando viene trasmessa a distanza. Pertanto, si sforzano di avere nella rete di contatti il più possibile alta tensione, cercando modi economici per convertirlo in un valore adatto per alimentare motori di trazione.

L'ulteriore sviluppo dell'elettrificazione a corrente continua ha seguito il percorso di aumento della tensione nella rete di contatto. In Francia e Inghilterra, negli anni '20, le ferrovie furono elettrificate a una corrente continua di 1200 e 1500 V. Successivamente, sulle strade francesi si passarono principalmente a una tensione di 3000 V. Tuttavia, questa tensione non è ottimale né per i motori di trazione né per il sistema di alimentazione. Per i motori è grande, poiché il peso, l'ingombro e il minor costo accettabili si ottengono con una tensione di circa 900 V. Per un sistema di alimentazione, una tensione di 3000 V è piccola, poiché è necessario posizionare le cabine di trazione relativamente spesso - a una distanza di 20–25 km l'uno dall'altro. Tuttavia, questa tensione viene utilizzata su strade a corrente continua quando i motori di trazione sono alimentati direttamente dalla rete di contatto.

Queste carenze hanno determinato l'alto costo del sistema di alimentazione CC.

Nel frattempo, la corrente alternata, a differenza della corrente continua, ha la seguente importante proprietà: la sua tensione può essere modificata in modo molto semplice. Ciò richiede un trasformatore, ovvero un dispositivo che non ha parti mobili e contiene due avvolgimenti - primario e secondario con un numero di giri precalcolato. Sul avvolgimento primario viene applicata la tensione disponibile, la tensione richiesta viene rimossa dall'avvolgimento secondario.

La possibilità di utilizzare l'alta tensione nella rete di contatto delle strade in corrente alternata, che porta ad una riduzione delle perdite di energia nel processo di trasferimento al materiale rotabile elettrico, per poi abbassarla ad un valore accettabile per i motori di trazione, può ridurre notevolmente il costo di elettrificazione ferroviaria. Tuttavia, questo complica il dispositivo del materiale rotabile elettrico (EPS), poiché è necessario averlo su di esso trasduttore regolabile corrente alternata a corrente continua, poiché non è ancora stato creato un motore di trazione AC affidabile ed economico.

Il design degli attuali collettori e dell'EPS nel suo insieme era molto ingombrante. L'esperienza operativa ha evidenziato notevoli carenze dell'attuale sistema adottato, che consistevano nella difficoltà di regolare la velocità di rotazione motori a induzione EPS e nel campo dell'alimentazione - nel garantire il funzionamento affidabile di una rete di contatti trifase, in particolare sulle frecce aeree, che sono intersezioni isolate di fili di contatto di diverse fasi. Pertanto, nonostante la semplicità delle sottostazioni di trazione del trasformatore trifase e l'affidabilità dei motori asincroni brushless sulle locomotive elettriche, il sistema di corrente trifase per la trazione non ha ricevuto distribuzione. Sulle strade italiane è stato sostituito da un sistema a 3000 V CC.

Il sistema di trazione su corrente monofase con impiego di motori a collettore di trazione su rotabile elettrico nasce all'inizio del XX secolo. Allo stesso tempo, inizialmente è stata utilizzata una frequenza ridotta e successivamente industriale (normale) della corrente di alimentazione. Su un certo numero di sezioni di ferrovie elettrificate in Francia, Turchia e Congo, vengono azionati motori a collettore CA funzionanti a una frequenza di 50 Hz. Tuttavia, sono più costosi e meno affidabili dei motori CC, per cui tali motori sono utilizzati principalmente nel materiale rotabile elettrico per passeggeri. L'uso della frequenza ridotta era dovuto alla necessità di garantire un funzionamento soddisfacente dei motori dei collettori.

Tuttavia, in questo caso, è necessaria la costruzione di centrali elettriche speciali per alimentare l'EPS o costose sottostazioni di conversione. Nel primo caso, le cabine di trazione sono le più semplici installazioni di trasformatori. L'elettrificazione ferroviaria si è sviluppata lungo questo percorso in Germania, Austria, Svizzera e Norvegia, dove le ferrovie hanno proprie centrali elettriche che generano energia elettrica ad una frequenza di 16 2/3 Hz, e negli USA, dove l'energia elettrica è utilizzata ad una frequenza di 25 Hz. In Svezia è stata utilizzata la fornitura di strade elettriche da comuni sistemi trifase attraverso speciali sottostazioni di trazione che convertono la corrente trifase di frequenza normale in corrente a bassa frequenza monofase.

L'elettrificazione delle ferrovie dell'URSS iniziò a corrente continua con una tensione nella rete di contatto di 1,2 - 1,5 kV nelle sezioni suburbane e 3 kV in quelle principali. Negli ultimi decenni, lo sviluppo dell'elettrificazione è principalmente effettuato su una corrente alternata monofase con una tensione nella rete di contatto di 25 kV, e ora anche su un sistema 2x25 kV. Le linee CC funzionanti a una tensione inferiore sono state convertite a 3 kV, ad eccezione del tratto a scartamento ridotto da Borjomi a Bakuriani (42 km), dove vengono utilizzate locomotive elettriche di importazione, progettate per essere alimentate da una rete a 1,5 kV.

Nell'ex Unione Sovietica è stata effettuata una complessa elettrificazione, ovvero l'elettrificazione non solo delle ferrovie, ma anche delle regioni adiacenti. Non è quindi economicamente fattibile realizzare centrali speciali o sottostazioni di conversione per ottenere correnti a bassa frequenza.

Con la trazione su una corrente monofase di frequenza industriale, la realizzazione di dispositivi di alimentazione ferroviaria richiede il minor investimento di capitale rispetto ad altri sistemi attuali, ma sorgono difficoltà con la realizzazione di locomotive elettriche semplici ed affidabili. Il superamento di queste difficoltà, costituite dalla grande complessità dei dispositivi di conversione dell'energia su EPS per alimentare i motori di trazione, ha intrapreso la strada dello sviluppo delle locomotive elettriche corrente monofase con convertitori statici.

Studio di fattibilità ed esperienza operativa di locomotive elettriche monofase vari tipi ha mostrato che la più economica e affidabile è una locomotiva elettrica con convertitori statici AC-DC (pulsanti) per l'alimentazione dei motori di trazione. Pertanto, un tale sistema di trazione è anche chiamato sistema a corrente continua (pulsante) monofase, sottolineando le condizioni operative dei motori di trazione.

I convertitori di mercurio statici sono stati utilizzati nell'EPS fino a circa la metà del 20° secolo. Poi hanno lasciato il posto all'alimentazione dei convertitori di semiconduttori in silicio.

Termine semiconduttori - convenzione storica e non riflette le proprietà di questi elementi. Il fatto è che per molto tempo i materiali sono stati divisi in due gruppi: i conduttori corrente elettrica e dielettrici, cioè non conduttori, isolanti. Relativamente di recente (nella prima metà del ventesimo secolo), si è scoperto che elementi come germanio, silicio, ecc. Hanno una proprietà sorprendente: passano la corrente alternata in una direzione e non la passano nell'opposto (retromarcia) direzione a causa della conducibilità trascurabile. Erano chiamati semiconduttori per non modificare la già stabilita divisione dei materiali in gruppi di conduttori e dielettrici.

I dispositivi assemblati da elementi semiconduttori sono spesso chiamati a causa della loro conduzione unidirezionale. raddrizzatore, anche se in realtà non producono alcun "raddrizzamento" di tensione e corrente alternata.

I semiconduttori, avendo la proprietà di conduzione unidirezionale, hanno contribuito al rapido sviluppo della tecnologia dei convertitori, hanno aperto possibilità completamente nuove per l'utilizzo dell'energia elettrica in generale e nei sistemi di trazione elettrica in particolare.

Basato sulla seconda generazione di semiconduttori - elementi di silicio a potenza controllata, chiamati tiristori, sono stati creati sistemi pulsati per il controllo delle modalità di funzionamento dell'EPS. In tali sistemi, l'energia elettrica viene fornita ai motori di trazione non continuamente, ma in brevi porzioni separate che si susseguono rapidamente l'una dopo l'altra - impulsi, il che espande significativamente le capacità di regolazione dell'EPS.

I più avanzati di questi sistemi sono basati su tecnologia a microprocessore, cioè, dispositivi di controllo del programma contenenti l'insieme richiesto di micro-istruzioni che determinano la sequenza specificata di operazioni elementari. Questi dispositivi consentono di aumentare sensibilmente la trazione e le prestazioni energetiche dell'EPS e della trazione elettrica in generale.

L'elettrificazione delle ferrovie, essendo parte integrante dell'elettrificazione

zione dell'intera economia nazionale, aumenta la portata e la capacità di carico delle linee ferroviarie, migliora il bilancio energetico ed energetico del Paese, aumenta la produttività del lavoro e la cultura generale del lavoro dei lavoratori delle ferrovie. Particolarmente chiaramente i vantaggi della trazione elettrica si manifestano quando viene attuata su lunghe distanze.

Nei paesi della CSI la lunghezza delle ferrovie elettrificate da entrambi gli attuali sistemi supera i 53mila km. Il livello di tensione nominale sui pantografi EPS è impostato: 3 kV per corrente continua e 25 kV per corrente alternata.

I parametri principali del sistema di alimentazione delle ferrovie elettrificate sono la potenza delle sottostazioni di trazione, la distanza tra loro e l'area della sezione trasversale della sospensione di contatto. La capacità di carico degli elementi più importanti dell'alimentazione (trasformatori, raddrizzatori, rete di contatti) dipende dalla temperatura ammissibile del loro riscaldamento, determinata dal valore e dalla durata della corrente che scorre.

Le sottostazioni di trazione su strade elettrificate in corrente continua svolgono due funzioni principali: abbassano la tensione della corrente trifase fornita e la convertono in corrente continua. A tale scopo vengono utilizzati trasformatori, raddrizzatori e altre apparecchiature. I raddrizzatori a semiconduttore sono ampiamente utilizzati, che hanno elevata affidabilità, semplicità di progettazione, manutenzione e controllo, compattezza. Tutte le apparecchiature a corrente alternata sono collocate in aree aperte di sottostazioni di trazione, raddrizzatori e unità ausiliarie - in spazi chiusi. Dalle cabine di trazione, l'energia elettrica viene alimentata attraverso le linee di alimentazione alla rete di contatto. La tensione relativamente bassa (3 kV) è il principale svantaggio del sistema DC, per cui l'alimentazione viene fornita al materiale rotabile elettrico tramite la rete di contatto (uguale al prodotto di tensione e corrente) con una grande corrente di trazione. Per mantenere il livello di tensione richiesto ai collettori di corrente delle locomotive, le sottostazioni di trazione sono poste l'una vicina all'altra (10-20 km) e per trasmettere correnti elevate, è necessario aumentare l'area della sezione trasversale dei fili della catenaria .

Con un aumento del fatturato merci, vengono costruite ulteriori sottostazioni di trazione, viene aumentata l'area della sezione trasversale della rete di contatto (i cavi di rinforzo sono sospesi, ecc.) In modo che un aumento del numero e della massa dei treni non sia causare un forte calo della tensione e, di conseguenza, della velocità del treno. Un modo radicale per eliminare le carenze dell'alimentazione CC è creare un sistema di regolazione della tensione nella rete di contatti.

Un aumento della potenza nella rete di contatto a causa di un aumento significativo della tensione CC richiede la produzione e il funzionamento di motori di trazione progettati per una tensione più elevata, che è associata a grandi difficoltà (l'isolamento delle apparecchiature elettriche diventa molto complicato, c'è un pericolo di rottura dello strato d'aria ionizzato, ecc.).

Il sistema di corrente monofase con una tensione di 25–28 kV è ampiamente utilizzato per la trazione dei treni sulle ferrovie dei paesi della CSI. La corrente alternata consente di migliorare sensibilmente le prestazioni tecniche ed economiche della trazione elettrica in quanto la potenza viene trasmessa attraverso la rete di contatto a correnti inferiori rispetto al sistema in corrente continua, e garantisce la circolazione dei treni pesanti a velocità prestabilite con elevate carico di linea. Le sottostazioni di trazione in questo caso sono poste a una distanza di 40-60 km l'una dall'altra. Sono essenzialmente cabine di trasformazione, abbassando la tensione da 110–220 a 25 kV. Poiché queste sottostazioni non convertono la corrente alternata in corrente continua, non dispongono di unità raddrizzatori e apparecchiature ausiliarie associate. La loro costruzione e manutenzione è molto più semplice ed economica rispetto alle sottostazioni di trazione DC. Tutte le apparecchiature di tali sottostazioni sono collocate in aree aperte, ma il materiale rotabile elettrico CA è più complicato.

L'aumento della tensione ridurrebbe la perdita di tensione ed elettricità e aumenterebbe la distanza tra le cabine di trazione, tuttavia ciò è associato a costi elevati per il rafforzamento dell'isolamento, la sostituzione del materiale rotabile elettrico, ecc. distanza di 8-15 km l'una dall'altra . Dalle sottostazioni di trazione agli autotrasformatori, l'elettricità a 50 kV viene fornita tramite una sospensione di contatto e un cavo di alimentazione aggiuntivo. Inoltre, dagli autotrasformatori al materiale rotabile elettrico, l'energia viene fornita con una tensione di 25 kV.

L'uso di un sistema di alimentazione 2x25 kV non provoca modifiche al materiale rotabile elettrico, ma il suo svantaggio è la necessità di appendere un cavo di alimentazione speciale.

Le locomotive con convertitori statici e motori a corrente pulsante funzionano su sezioni in corrente alternata. Sono stati realizzati prototipi di potenti locomotive elettriche con motori brushless – asincroni e a valvole.

Un importante vantaggio del materiale rotabile AC è la possibilità di un suo miglioramento attraverso l'uso di convertitori a tiristori, sistemi di controllo elettronici, ecc.

La corrente alternata ha un effetto elettromagnetico sulle strutture metalliche e sulle comunicazioni poste lungo i binari ferroviari. Di conseguenza, su di essi viene indotta una tensione pericolosa e si verificano interferenze nelle linee di comunicazione e automazione. Pertanto, vengono applicate misure speciali per la protezione delle strutture, e linee aeree Le comunicazioni sono sostituite da relè via cavo o radio e l'automatica viene ricostruita. Per questo viene speso circa il 20-25% del costo totale dell'elettrificazione. Parte integrante dei dispositivi di alimentazione delle ferrovie elettrificate sono l'automazione e la telemeccanica.

L'attracco delle linee elettrificate in corrente continua e alternata viene effettuato tramite una rete di contatti presso stazioni di attracco ferroviarie appositamente attrezzate oppure vengono utilizzate locomotive elettriche a doppia alimentazione che funzionano sia in corrente continua che alternata.

Sottostazioni di trazione. Il sistema di alimentazione della trazione comprende numerose e diversificate installazioni: sottostazioni di trazione, pali di sezionamento, punti per il collegamento in parallelo di reti di contatto a due vie, installazioni per la compensazione della potenza reattiva in corrente alternata, dispositivi per l'aumento della tensione in corrente continua, ecc. Il più complesso di loro sono sottostazioni di trazione. In base al tipo di corrente fornita alla rete di contatto, si distinguono le sottostazioni di corrente continua e alternata. A volte, nei punti di giunzione delle sezioni elettrificate su vari sistemi di corrente, ci sono sottostazioni DC-AC - sottostazioni di testa.

Le sottostazioni di trazione sono collegate a linee elettriche di sistemi di alimentazione esterna con tensioni diverse (da 6 a 220 kV). Possono essere di supporto, intermedi (transito e saldatura) e vicoli ciechi. A volte le sottostazioni di trazione sono combinate con le sottostazioni del sistema elettrico esterno, in alcuni casi con i punti di lavoro della rete di contatto. Di norma, le cabine di trazione sono costruite stazionarie con quadri aperti e chiusi (UR), tuttavia esistono anche cabine mobili che possono essere spostate da un luogo di lavoro all'altro.

Nelle prime sottostazioni di trazione in corrente continua in Transcaucasia e negli Urali sono stati installati convertitori rotanti AC-DC (motogeneratori). Successivamente, sono stati sostituiti ovunque da convertitori statici - raddrizzatori a mercurio. Il rapido sviluppo della tecnologia dei semiconduttori non ha aggirato le ferrovie elettriche. A partire dal 1964, i raddrizzatori al mercurio ingombranti e insufficientemente affidabili iniziarono a essere sostituiti da quelli a semiconduttore; l'ultimo raddrizzatore a mercurio è stato smantellato nel 1972.

Le sottostazioni di trazione sono piuttosto complesse circuiti elettrici. Le principali verranno considerate in relazione ad una cabina di trazione a 25 kV AC (riferimento) e ad una cabina di trazione a 3 kV DC (transito). Le sottostazioni di trazione di testa non saranno considerate separatamente, poiché i loro circuiti elettrici includono circuiti di sottostazioni CC e CA.

Rete di trazione

Per la prima volta, la trasmissione di energia elettrica a un'auto in movimento fu effettuata nel 1876 dall'ingegnere russo F. A. Pirotsky. Per questo sono state utilizzate guide di scorrimento isolate l'una dall'altra. A uno di loro è stata data una polarità positiva, l'altro - negativa. Per evitare che le rotaie si chiudessero attraverso gli assi dell'auto, le sue ruote erano di legno e la corrente veniva raccolta da spazzole metalliche che scorrevano lungo le rotaie. Successivamente, per fornire energia all'auto, iniziarono a installare un terzo binario, chiamato contatto. In primo luogo, questo binario è stato posizionato su isolatori tra i binari di scorrimento e poi a lato di essi.

Nel 1881 apparve la prima sospensione a contatto aereo, proposta dalla società tedesca Siemens. La raccolta della corrente dal filo sospeso è stata effettuata utilizzando un rullo montato sul collettore di corrente dell'auto. Nei primi di questi modelli, il rullo si muoveva lungo la parte superiore del filo, nei successivi, lungo il fondo. Quindi, sui collettori di corrente, le parti che rotolavano lungo il filo sono state sostituite da elementi che scorrevano lungo di esso.

I principali metodi di raccolta attuali, proposti nel secolo scorso, sono sopravvissuti fino ai giorni nostri. Finora, gli elementi della rete di contatto che hanno un contatto diretto con i collettori di corrente sono realizzati sotto forma di rotaie di contatto e sospensioni a contatto pneumatico.

Ma il loro design, ovviamente, è cambiato in modo significativo. La Figura 2.84 mostra l'attuale schema di raccolta sulle metropolitane nazionali: contact rail 4 installato sul lato del binario di scorrimento 2; sulla staffa 3 è attaccato al palo 1 . Pantografo 5 tocca la guida di contatto dal basso. Questo binario è coperto da una scatola di legno. 7 con isolamento 6.

La rete di trazione è costituita da reti di contatto e ferroviarie, linee di alimentazione e aspirazione. La rete di contatto è un insieme di fili, strutture e apparecchiature che fornisce il trasferimento di energia elettrica da

sottostazioni di trazione ai collettori di corrente -

soprannomi di materiale rotabile elettrico. È organizzato in questo modo

zom, che assicura la raccolta ininterrotta di corrente da parte delle locomotive alle massime velocità in qualsiasi condizione atmosferica.

La rete di contatto è realizzata sotto forma di sospensioni pneumatiche. Quando la locomotiva è in movimento, il collettore di corrente non deve staccarsi dal filo di contatto, altrimenti la raccolta di corrente viene disturbata e il filo potrebbe bruciarsi. Il funzionamento affidabile della rete di contatto dipende in gran parte dall'abbassamento del filo e dalla pressione del pantografo sul filo.

Sospensioni a contatto con l'aria. Sono divisi in semplici e a catena. Una sospensione a contatto semplice (Figura 2.85) è un filo appeso liberamente tra punti di sospensione posti su supporti. Viene chiamata la distanza tra gli assi dei supporti lunghezza della campata l p, o semplicemente intervallo. Questo filo entra direttamente in contatto con i collettori di corrente dell'EPS, e quindi è chiamato filo di contatto.

La qualità della raccolta di corrente dipende in gran parte dall'abbassamento del filo di contatto. Braccio dell'imbracatura - questa è la distanza misurata nel piano del filo tra il punto della sua sospensione ed il punto di maggior abbassamento. L'abbassamento è maggiore, maggiore è il carico sul filo e minore, più forte viene tirato il filo. Dalla lunghezza della campata str-

L'abbassamento del filo è in una relazione quadratica: ad esempio, se la campata viene ridotta di 2 volte, l'abbassamento diminuirà di 4 volte.

Se non vengono prese misure speciali per mantenere la tensione del filo a un certo livello, la sua tensione e l'abbassamento cambieranno con le fluttuazioni della temperatura e del carico. All'aumentare della temperatura, la lunghezza del filo aumenta, il che significa che il suo abbassamento aumenta e la tensione diminuisce. Al diminuire della temperatura, la lunghezza del filo diminuisce, il che provoca una diminuzione dell'abbassamento e un aumento della tensione.

Anche l'abbassamento del filo cambierà con le variazioni del carico su di esso. Ad esempio, se si formano depositi di ghiaccio sul filo, il carico aumenterà e l'abbassamento aumenterà. A volte durante il ghiaccio pesante è anche più che durante temperatura massima aria. Sotto la pressione del vento, aumenta anche il carico che agisce sul filo e il filo si discosta dalla posizione verticale. Questa deviazione e l'abbassamento del filo (nel piano della sua deviazione) saranno maggiori, più forte sarà il vento.

Fornire migliore qualità captazione di corrente, tendono ad avere piccole flessioni del filo di contatto, poiché in questo caso il collettore di corrente si sposta meno verticalmente ed è più facile per lui seguire i cambiamenti

altezza del filo di contatto.

È possibile ridurre l'abbassamento del filo di contatto riducendo il carico sul filo, riducendo la lunghezza della campata e aumentando la tensione. Sarebbe meglio ridurre la lunghezza della campata, ma ciò è indesiderabile, poiché aumenterà il numero di supporti e, di conseguenza, aumenterà il costo della rete di contatto. È impossibile modificare il carico sul filo, ad eccezione della rimozione delle formazioni di ghiaccio: è determinato dal peso del filo stesso. È possibile aumentare la tensione del filo, ma solo fino al limite determinato dal valore massimo consentito in condizioni operative: è limitato dalla forza del filo. Pertanto, se è necessario ridurre significativamente l'abbassamento del filo di contatto, è necessario complicare la sospensione del contatto.

Grande importanza per ottenere una raccolta ininterrotta di corrente, ha anche un'elasticità uniforme della sospensione di contatto lungo la campata. Elasticità la sospensione caratterizza la sua capacità di alzarsi sotto l'influenza del pantografo. Minore è la differenza nell'altezza di sollevamento del cavo di contatto in diversi punti della campata, più dolcemente si muove il pantografo e più affidabile è il suo contatto con il cavo.

L'elasticità è misurata dal rapporto tra l'altezza a cui è salito il filo di contatto e la forza di pressione del collettore di corrente che ha causato questo aumento. Il reciproco dell'elasticità della sospensione di contatto è chiamato rigidità. Rigidità la sospensione mostra quale forza deve essere applicata a un dato punto per aumentare la sospensione di 1 m L'elasticità di una semplice sospensione di contatto lungo la campata è nettamente irregolare - la più grande al centro della campata, la più piccola - alla sospensione punti.

La presenza di punti duri sulla sospensione di contatto complica l'attuale raccolta. difficile chiamare un tale punto sulla sospensione, in cui l'elasticità è molto inferiore rispetto al centro della campata. Con una semplice sospensione a contatto, ogni punto di sospensione è rigido. Pertanto, non è desiderabile ridurre la lunghezza della campata, sia per ragioni economiche sia perché aumenta il numero di punti duri.

Semplici sospensioni di contatto forniscono una raccolta di corrente soddisfacente a velocità relativamente basse. Sono utilizzati principalmente per tram e filobus. Pertanto, una semplice sospensione è talvolta chiamata tram.

Le sospensioni a contatto a catena (Figura 2.86) sono utilizzate sulle sezioni elettrificate principali e suburbane in tutti i paesi. In ta

In quale sospensione, il filo di contatto nell'intervallo tra i supporti non pende liberamente, ma su fili che si trovano frequentemente - i cosiddetti stringhe, che sono attaccati ad un altro filo più alto chiamato cavo di trasporto. Affinché il filo di contatto occupi una certa posizione rispetto all'asse del pantografo e non si discosti da esso sotto l'influenza del vento di una distanza inaccettabile, sono installati sui supporti

dispositivi speciali - morsetti.

I vantaggi di una sospensione a catena rispetto a una semplice sono i seguenti. In una sospensione a catena a una certa temperatura e carico, grazie alla presenza di un cavo portante, è possibile impostare qualsiasi freccia

il peso del filo di contatto selezionando le lunghezze di stringa appropriate nella campata. È possibile realizzare il cosiddetto la posizione libera del filo di contatto, in cui le estremità inferiori di tutte le corde sono alla stessa distanza dalle teste delle rotaie di scorrimento. In questo caso, si considera che il filo di contatto si trovi in linea retta e il suo abbassamento sia uguale a zero. Per ottenere con una sospensione semplice lo stesso cedimento del filo di contatto che tra le corde di una sospensione a catena, è necessario, in altre identiche condizioni, ridurre la lunghezza della campata tra i supporti alla distanza tra le corde, che è completamente inaccettabile. Piccole frecce di abbassamento del filo di contatto consentono di ammorbidire, ridurre la rigidità dei punti vicino ai supporti con una sospensione a catena, ovvero migliorare la qualità della raccolta di corrente. L'elasticità della sospensione a catena può essere equalizzata non solo aumentandola in corrispondenza degli appoggi, ma anche abbassandola nella parte centrale della campata.

Le variazioni dell'abbassamento del filo di contatto durante la sospensione a catena dipendono principalmente dalle variazioni dell'abbassamento del cavo portante e non dalle loro dimensioni assolute. Se eliminiamo i cambiamenti nell'abbassamento del cavo portante, possiamo presumere che l'abbassamento del filo di contatto rimarrà invariato.

L'abbassamento del filo di contatto tra le corde può essere portato a valori estremamente ridotti, praticamente impercettibili per il collettore di corrente, mantenendo una certa tensione del filo di contatto e riducendo la distanza tra le corde.

L'altezza della sospensione del filo di contatto sopra il livello della parte superiore della testa del relè

sa deve trovarsi in stadi e stazioni non inferiori a 5750 mm e non deve superare 6800 mm. Sul piano orizzontale, il filo di contatto è fissato con morsetti in modo che sia sospeso a zigzag rispetto all'asse del binario con una deviazione di ±300 mm su ciascun supporto. Per questo motivo, il filo di contatto è sufficientemente resistente al vento e non sfilaccia le piastre di contatto dei collettori di corrente.

Con le sospensioni a catena, come si vede, la qualità della raccolta corrente è notevolmente migliorata. Inoltre, è possibile realizzare campate tra gli appoggi piuttosto grandi (circa il doppio rispetto alle sospensioni semplici) e garantire la circolazione dei treni a velocità molto elevate (300 km/h o più).

I più diffusi sono i fili di contatto a forma di rame (MF) in rame elettrolitico trafilato con una sezione trasversale di 85, 100 e 150 mm 2 (Figura 2.87). Vengono sostituiti dopo 6-7 anni o più. L'usura dei fili di contatto è ridotta dalla lubrificazione a secco con grafite degli skid del collettore di corrente, dall'uso di skid per carbone e fili di contatto in rame-cadmio e rame-magnesio resistenti all'usura.

supporta viene utilizzato il cemento armato (Figura 2.88)

e metallo (Figura 2.89). Distanza dell'asse

La distanza estrema dal bordo interno dei supporti della rete di contatto sulle cale e sulle stazioni deve essere di almeno 3100 mm. Sull'esistenza-

sulle linee elettrificate, nonché in condizioni particolarmente difficili sulle linee di nuova elettrificazione, la distanza dall'asse del binario al bordo interno degli appoggi è consentita di almeno 2450 mm alle stazioni e 2750 mm alle cale.

I cavi portanti bimetallici hanno una sezione trasversale fino a 95 mm 2 e rame - fino a 120 mm 2. Con l'ausilio di isolatori, vengono sospesi a mensole montate su supporti, oppure a traverse rigide e flessibili che bloccano i binari ferroviari. I fili di filo di acciaio-rame sono realizzati in modo tale da non interferire con il sollevamento del filo di contatto da parte dei collettori di corrente. I morsetti sono resi leggeri e mobili in modo che si verifichino scosse quando passa il collettore di corrente.

Nelle grandi stazioni i cavi di contatto sono sospesi solo sui binari destinati alla ricezione e all'invio di treni a trazione elettrica, nonché sui binari delle locomotive elettriche e dei depositi di unità multiple. Nelle stazioni intermedie, dove le manovre sono effettuate da locomotive elettriche, gli assi del binario sono dotati di una rete di contatti. Sulla rete di contatti degli scambi ferroviari

ha frecce d'aria formate dall'intersezione di due sospensioni di contatto.

Il dispositivo della rete di contatti in punti separati è mostrato nella Figura 2.90.

Figura 2.90 - Dispositivo di rete di contatto in un punto separato: cavo di supporto trasversale 2, superiore 4 e inferiore 7 i cavi di fissaggio sono fissati a supporti metallici /; i cavi sono collegati tra loro da connettori elettrici 3; le sezioni neutre sono disposte nel cavo inferiore 5 e

installare isolatori sezionali 6

Per un funzionamento affidabile e una facile manutenzione, la rete di contatti è divisa in sezioni separate (sezioni) utilizzando traferri e inserti neutri (accoppiamenti isolanti), nonché isolatori sezionali e da infilare. Quando il collettore di corrente del materiale rotabile elettrico attraversa il traferro, collega brevemente elettricamente entrambe le sezioni della rete di contatto. Se, in base alle condizioni di potenza delle sezioni, ciò è inaccettabile, sono separate da un inserto neutro, costituito da più traferri collegati in serie. L'uso di tali inserti è obbligatorio nelle sezioni in corrente alternata, quando le sezioni adiacenti sono alimentate da fasi diverse di una corrente trifase. La lunghezza dell'inserto neutro è impostata in modo tale che, con l'eventuale combinazione di pantografi in rilievo del materiale rotabile, la chiusura contemporanea dei fili di contatto dell'inserto neutro con i fili dei tratti della rete di contatto ad esso adiacenti sia completamente escluso. Le sezioni separate sono suddivise in cale e stazioni intermedie e, nelle grandi stazioni, gruppi separati di binari elettrificati. Le sezioni sono collegate o scollegate con sezionatori sezionali installati sui supporti della rete di contatti. I pali di sezionamento sono posti tra sottostazioni di trazione adiacenti, dotate di interruttori automatici per proteggere la rete di contatto dai cortocircuiti.

Per la sicurezza del personale operativo e di altre persone, nonché per migliorare la protezione contro le correnti corto circuito collegato a terra o dotato di dispositivi spegnimento protettivo supporti metallici ed elementi a cui è sospesa la rete di contatto, nonché tutte le strutture metalliche poste a meno di 5 m dalle parti in tensione della rete di contatto.

Per fornire elettricità alle utenze ferroviarie lineari e regionali, una speciale linea elettrica trifase con una tensione di 10 kV è sospesa sui supporti della rete di contatto delle strade CC. Inoltre, se necessario, cavi di telecontrollo per cabine di trazione e pali di sezionamento, illuminazione a bassa tensione e linee di forza e così via.

La sicurezza del personale addetto alla manutenzione e di altre persone e l'aumento dell'affidabilità della protezione della rete di contatti contro le correnti di cortocircuito sono forniti da dispositivi di messa a terra che possono essere alimentati a causa di un guasto dell'isolamento o del loro contatto con fili rotti. Mettere a terra tutti supporti metallici e strutture poste ad una distanza di almeno 5 m dalla rete di contatto. Nella zona di influenza della rete di contatto AC sono inoltre messe a terra tutte le strutture metalliche, sulle quali possono verificarsi pericolose tensioni indotte.

Sulle strade elettrificate, i binari vengono utilizzati per far passare le correnti di trazione, quindi la sovrastruttura del binario su tali strade ha le seguenti caratteristiche:

attaccato alle teste delle rotaie all'esterno del binario (saldato

ny) connettori di testa in cavo di rame, per cui il resistenza elettrica giunti ferroviari;

Utilizzare pietrisco di zavorra con buone proprietà dielettriche. Lo spazio tra la suola del binario e la zavorra è di almeno 3 cm;

le traversine in legno sono impregnate di creosoto e quelle in cemento armato sono isolate in modo affidabile dai binari con guarnizioni in gomma;

i fili delle rotaie sono interconnessi elettricamente a determinate distanze, il che consente di ridurre la resistenza alla corrente;

· le linee dotate di blocco automatico e interblocco elettrico hanno giunti isolanti, con l'aiuto dei quali si formano sezioni di blocco separate. Per far passare le correnti di trazione bypassando i giunti isolanti, vengono installati trasformatori di induttanza o filtri di frequenza.

Le linee di alimentazione e aspirazione (reti) sono realizzate in aria o via cavo. Per proteggere le strutture metalliche sotterranee dai danni causati dalle correnti vaganti, viene ridotta la resistenza dei circuiti di binario, viene migliorato il loro isolamento dal suolo e viene anche predisposta una protezione speciale.