Ж.д. Тернополь

UA English www.railway.te.ua
@-почта  Путеводитель
Главное меню:
countr=
Партнеры сайта:
Твой Поезд расписание поездов по СНГ


Про подстанции

“Бросая камни в воду, смотри на круги ими образованные, дабы данное занятие не было пустой тратой времени”.

Козьма Прутков.

Привет любознательный читатель!

Если Вы на этой странице - это значит что Вам интересно узнать, как все это работает (я имею в виду железную дорогу). Я хотел бы написать эту статью в достаточно популярном виде, чтобы текст без содрогания смогли бы прочитать бойскаут и домохозяйка (хотя я не знаю, почему это может их заинтересовать?). Буду стараться использовать как можно меньше терминов и поднимать только самые интересные вопросы.

Зачем железной дороге электричество?

      В те недалекие времена, когда паровоз был основным стальным конем железных дорог, а профессия кочегара чем-то напоминала работу литейщика в доменном цеху, люди еще не знали, что ждёт их впереди. А впереди их ждали новые машины, пришедшие на смену пару – дизели (локомотивы, использующие в качества топлива для движения дизельное топливо, а не уголь или древесину, как паровозы). За дизелями последовали электровозы. Само название механизма говорит само за себя – электровоз. Естественно, как огню для жизни нужно топливо (дрова, уголь и т.п.), так и электровозам уже было недостаточно сложившейся инфраструктуры, т.е. совокупности устройств и механизмов для обслуживания движения – начиная от рельсов (или верхнего строения пути) и, заканчивая депо (место, где содержатся эти трудовые железнодорожные единицы). Чтобы электровоз ехал ему надо где-то брать энергию для движения. Можно было бы предположить такой вариант - т.е. использовать контактные рельсы, как в метро. Но попробуйте оградить тысячи километров железных дорог, чтобы бабка Марфа не захотела перевести корову через путь именно в этом месте. Вспоминаются идеи о поездах на магнитной подушке, сверхпроводимость и другие замечательные идеи, реализации которых в наших экономических условиях подобно полёту на Альдебаран. И тут мы плавно подходим к уже отработанной идеи, на которой работают практически все железные дороги – использование контактного провода для передачи электроэнергии локомотивам.

Схема питания электровоза

Упрощенная схема питания локомотивов ( синий цвет - собранная электрическая цепь ).

Не забудьте, что контактный провод лишь передает энергию, а откуда она берётся – это вопрос нашего дальнейшего рассмотрения. Существует множество вариантов подключения схем питания электровоза с помощью контактного провода, но для нас важен сам принцип, что электровоз лишь является потребителем, т.е. это движущаяся нагрузка. На данный момент применяется два вида питания электровозов: на постоянном токе (3кВ) и переменном (25кВ). Само устройство электровоза в общих чертах представлено на рисунках.

 

Простая схема локомотива (переменный ток)

Простая схема локомотива (переменный ток)

 

Простая схема локомотива (постоянный ток)

Простая схема локомотива (постоянный ток)

 

Двигаясь на машине, Вы регулируете скорость езды педалями акселератора и сцепления. Таким образом, подается необходимое количество топлива в двигатель. Сходная идея заложена в механизм регулирования движения электровоза, – изменяя сопротивление, Вы меняете скорость вращения двигателя.Легче всего рассмотреть эти вопросы на примере движения жидкости.

Условная схема управления локомотивом.

Сравнение управления локомотивом на примере водяной мельнцы.

Если в машине все топливо, необходимое для поездки Вы заливаете в бак, то при работе локомотива топливо находится на “базе” - (тяговой подстанции), откуда берётся для движения через “шланги” - контактный провод. Учитывая то, что путь проходящий электровозом может быть довольно значительным (в сотнях километров), было бы очень тяжело питать его от одной “базы” – нужно было бы создавать очень сильный напор жидкости, чтобы она доходила на такие большие расстояния (т.е. чтобы напряжение в контактной сети было столь велико, что его падение на длину участка движения не сказывается на работу локомотива).

Поперечное сечение контактного провода.

Поперечные сечения контактного провода (медный фасонный и овальный). Верхние бороздки используются для крепления провода, а его форма позволяет улучшить качество соприкасания токоприемника локомотива.

Чтобы этого избежать периодически вдоль пути строятся “базы” т.е. тяговые подстанции, которые и дают энергию локомотиву. Так при питающем напряжении 27,5 кВ (переменный ток) расстояние между подстанциями (“базами”) может достигать около 40-60 км. При напряжении 3.3 кВ (постоянный ток) расстояние между подстанциями около 10-20 км. Т.е. можно сделать вывод, что чем больше напор воды в емкости, тем дальше она сможет дотечь, аналогично и в контактной сети, чем выше уровень напряжения, тем большее расстояние между тяговыми подстанциями (“базами”). Соответственно меньше затраты, т.к. подстанций нужно меньше.

Сравнение

При постоянном токе 3 кВ растояние меньше (10-20 км.), чем при переменном (40-60 км.).

Давайте теперь взглянем, что собой представляет “база”, т.е. тяговая подстанция. Подстанцию можно представить в виде бака с топливом, который передает через “трубопроводы” (контактную сеть) горючее для локомотивов. Естественно тяговая подстанция тоже берет “топливо” или электрическую энергию с более мощной подстанции (“большей ёмкости”) - районной подстанции.

Аналогия  подстанции с водопроводом.

Сравнительная схема тяговой подстанции и схемы питания железной дороги.

То есть подстанция выполняет работу по преобразованию электроэнергии для локомотивов. Да, чуть не забыл сказать – не нужно думать, что подстанция применяется только для снабжения локомотивов. Она также используется для питания других потребителей (начиная от светофоров на железнодорожных путях и заканчивая киоском с Кока-колой на станции). Царь всей этой братии тяговый трансформатор, который преобразует пришедшее напряжение к уровню, необходимому локомотивам. Со всех сторон он окружен верными слугами: специальными быстродействующими выключателями, которые берегут трансформатор от всяческих неприятностей и в случае проблем отключают его. Верные солдаты подстанции – это множество различных реле, зорко следящих за состоянием “поля боя”, т.е. контактной сетью. И на выходе подстанции стоят своеобразные боевые редуты – фидерные ячейки, дающие питание в контактную сеть. Они тоже представляют маленькую армию реле, трансформаторов, измерительных устройств, стоящих на боевом посту. Особняком стоят “сборщики налогов” - измерительные трансформаторы и счетчики электроэнергии. Они следят за тем, сколько подстанция израсходовала электроэнергии. В современных счетчиках (например “Альфа”, “Шлембурже”, “Ландис и Гир”), кроме расхода электроэнергии возможно записать множество дополнительных параметров, используя которые можно регулировать энергопотребление.

Счетчик

Счетчика "Альфа" - мощный инструмент для сбора, хранения и обработки данных электроснабжения.

 


При поддержке ТОВ Нексус, сайт создан: 23.03.99, автор: Сергей Кибиткин


Rambler's Top100 Rambler's Top100