Напряжение на токоприемнике электропоезда

Токоприемники

Устройство и принцип работы. Токоприемником называется элеК трический аппарат, через который высоковольтное оборудование ва гона получает питание от контактного рельса. На вагонах метрополй тена принята система нижнего токосъема, при котором вагоннЫЙ

токоприемник, постоянно подтягиваемый пружинами вверх, СКОЛЬЗИТ по контактному рельсу, расположенному сбоку от ходовых рельсов.

Подвод тока осуществляется с нижней стороны контактного рельса. Верхнюю и боковые части контактного рельса закрывают обшивкой для предохранения от несчастных случаев персонала, находящегося вблизи контактного рельса. Кроме того, при такой системе токосъема контактный рельс защищен от снега и на нем не может образоваться гололед.

На вагоне устанавливают четыре токоприемника типа ТР-ЗА или ТР-ЗБ по два с каждой стороны. Чтобы обеспечить надежную изоляцию от металлических частей вагона, токоприемник устанавливают на деревянном, пропитанном изоляционным маслом брусе, закрепленном на тележке.

Токоприемник состоит из башмака 1 (рис. 55), левого 4 и правого 10 кронштейнов, держателя 3 башмака, пружин 6, шунтов 7 и угольника 9 с контактной втулкой (пальцем) 8.

Башмак, держатель и кронштейны отлиты из стали.

Кронштейны связаны один с другим стальной пластиной, расположенной снизу; каждый из них крепится к деревянному брусу 11 двумя болтами. Держатель башмака крепят на оси 12, один конец которой укреплен в левом кронштейне, а другой — в правом. Держатель башмака может поворачиваться относительно кронштейнов вместе с осью.

Башмак крепят к держателю двумя болтами 2. Поверхности соприкосновения держателя с башмаком гребенчатые, что позволяет изменять высоту установки башмака; с этой же целью отверстия для крепежных болтов в теле держателя башмака выполнены продолговатыми. Необходимость ретулировки высоты установки башмака вызывается износом либо башмака, либо бандажей колесных пар.

Рис. 55. Токоприемник: а — общий вид; б — поперечный разрез

В случае сильного удара башмака о какой-либо посторонний пред мет (например, при неисправности в устройстве контактного рель са и пр.) произойдет его излом в месте ослабленного сечения, чел защищается вся конструкция токоприемника от разрушения.

На башмак наваривают стальную контактную пластину. С нижней стороны в башмаке просверлены два контрольных отверстия Башмак имеет боковые скосы, что обеспечивает плавность входг токоприемника под контактный рельс.

В верхней части держателя башмака имеются приливы с гнездами для пружин, каждая из которых другим концом упирается і гнезда кронштейнов. Пружины работают на сжатие, заставляя держатель с башмаком повернуться так, чтобы башмак занял наивысшее положение. При движении на линии с помощью этих пружиг создается контактное нажатие башмака токоприемника на контактный рельс, которое зависит от усилия пружин и от положение башмака на держателе.

Недостаточное нажатие приводит к нарушению контакта в образованию электрической дуги при токосъеме, что приводит к недопустимому нагреву, оплавлению и разрушению контактны* частей. Чрезмерное нажатие вызывает повышенный износ башмака и контактного рельса, а также может привести к поломке деталей токоприемника.

Для обеспечения надежного безыскрового токосъема контактное нажатие должно находиться в определенных пределах и по возможности быть постоянным независимо от скорости движения вагона и от атмосферных условий.

Высокое напряжение на вагон, когда он находится в депо, подается через контактную втулку 8, расположенную на правом кронштейне токоприемника. На левом кронштейне установлен зажим 5 для крепления силового провода, который входит в силовую соединительную коробку вагона.

Держатель башмака соединен со стальной пластиной кронштейнов гибкими медными шунтами, что предотвращает прохождение тока через шарнирные соединения токоприемника и повреждение их от этого. Ток от башмака поступает на держатель, шунты, стальную пластину, связывающие кронштейны, и на силовой провод, который идет в соединительную коробку.

Для фиксации башмака в крайнем нижнем положении, в котором он отжат от контактного рельса, применяют штифт: его вставляют сверху в отверстие в левом кронштейне.

Технические данные токоприемника следующие:

Нажатие башмака на контактный рельс, Н (кгс), в положениях:

рабочем. 180-220 (18-22)

верхнем. 80-120 (8-12)

нижнем. 280-380 (28-38)

Ток продолжительного режима, А. 300

Номинальное напряжение, В. 750

Уход за токоприемником. Осматривать токоприемник можно лишь в том случае, если вагон (электропоезд) находится на обесточенном участке. Перед осмотром токоприемник продувают сжатым воздухом и протирают чистой сухой ветошью.

При тщательном наружном осмотре необходимо убедиться в том, что детали и механизм токоприемника находятся в исправном состоянии, гибкие шунты и кабель, идущий от него, надежно закреплены. Касание кабеля о детали кузова и тележки не допускается.

Подвижная часть токоприемника должна поддаваться действию руки, при этом не должно ощущаться излишнего трения в шарнирах.

Башмак разрешается эксплуатировать до тех пор, пока контактная пластина не износится настолько, что будут видны сквозные контрольные отверстия. При таком износе башмак следует заменить новым или наварить контактную пластину.

Нажатие башмака на контактный рельс проверяют в различных положениях. Оно должно находиться в пределах, указанных в технических данных токоприемника. В противном случае необходимо проверить правильность и целостность пружин, а также состояние механизма и его трущихся частей.

Токоприемник должен допускать перестановку башмака из нижнего положения в верхнее.

При техническом обслуживании вагона оси токоприемников смазывают.

Контрольные вопросы 1. Каким образом осуществляется подвод тока от контактного рельса к электрооборудованию вагонов метрополитена?

2. Из каких основных деталей состоит токоприемник?

3. Почему поверхности соприкосновения башмака и держателя выполнены гребенчатыми?

4. Чем вызывается необходимость регулировать высоту установки башмака относительно контактного рельса? Как это делают?

5. С какой целью в конструкции башмака предусмотрено ослабленное сечение?

6. Каково назначение контрольных отверстий в теле башмака?

7. Как осуществляется нажатие башмака на контактный рельс и в каких пределах должно находиться его значение?

8. Для чего предназначена контактная втулка на кронштейне токоприемника?

9. Где и с какой целью установлены гибкие медные шунты в токоприемнике?

10. Каким образом фиксируется башмак в отжатом от контактного рельса положении?

11. В чем заключается уход за токоприемником?

Электропоезда метрополитена

  • Введение
  • Кузов вагона
  • Оборудование салона
  • Тележки. Рамы тележек
  • Колесные пары
  • Буксовые узлы
  • Рессорное подвешивание кузова
  • Тяговая передача и узел подвешивания редуктора
  • Карданная муфта
  • Узлы подвешивания тягового двигателя и бруса токоприемника
  • Тормозное оборудование
  • Автосцепка
  • Механическая часть. Узел подвешивания автосцепки
  • Пневматическая и электрическая части
  • Порядок сцепления и расцепления вагонов. Уход за автосцепкой
  • Тяговые двигатели. Мотор-компрессоры
  • Устройство тягового двигателя
  • Работа тягового двигателя
  • Пуск тягового двигателя
  • Регулирование частоты вращения якоря тягового двигателя и изменение направления его вращения
  • Электрическое торможение
  • Мотор-компрессоры
  • Уход за двигателями
  • Электрические аппараты и приборы
  • Токоприемники
  • Главный разъединитель
  • Заземляющие устройства
  • Главный предохранитель
  • Электропневматические вентили
  • Индивидуальные контакторы
  • Групповые контакторы
  • Реле управления и защиты
  • Выключатели
  • Регулятор давления
  • Резисторы, электрические печи и индуктивные шунты
  • Плавкие предохранители
  • Соединительные устройства
  • Измерительные приборы
  • Аккумуляторная батарея
  • Радиооборудование
  • Виды схем, принципы их построения
  • Условные графические и буквенные обозначения
  • Способы управления тяговыми двигателями
  • Перечень электрооборудования силовых цепей вагона Е
  • Силовые цепи вагона Е в тяговом режиме
  • Силовые цепи вагона Е в тормозном режиме
  • Перечень электрооборудования силовых цепей вагона ЕжЗ
  • Силовые цепи вагона ЕжЗ в тяговом режиме
  • Силовые цепи вагона ЕжЗ в тормозном режиме
  • Общие сведения о схеме цепей управления
  • Цепи управления вагона Е в тяговом режиме
  • Цепи управления вагона Е в тормозном режиме
  • Цепи управления вагона ЕжЗ в тяговом режиме
  • Цепи управления вагона ЕжЗ в тормозном режиме
  • Резервное управление поездом
  • Система АЛС — АРС. Контроль эффективности торможения и бдительности машиниста
  • Общие сведения о схеме вспомогательных цепей
  • Вспомогательные цепи высокого напряжения
  • Вспомогательные цепи низкого напряжения
  • Защита электрических цепей вагона
  • Цепи сигнализации неисправностей
  • Система планово-предупредительного ремонта
  • Причины производственного травматизма
  • Электротравматизм и его предупреждение
  • Правила безопасной работы с инструментами и приспособлениями
  • Правила безопасности при осмотре и ремонте вагонного оборудования

Электродинамический тормоз электровозов ЧС2 Т и ЧС200

Рассмотрены устройство и работа основного электронного оборудования, применяемого в электродинамическом (реостатном) тормозе системы «Шкода». Применительно к электродинамическому тормозу электровозов ЧС2 Т и его модификации на скоростном электровозе ЧС200

Системы тормозов

Автоматические тормоза и тормозные системы

Контактная сеть переменного и постоянного тока

Контактная сеть переменного и постоянного тока

Железнодорожный транспорт на электрической тяге является наиболее производительным, экономичным и экологически безопасным. Поэтому с середины XX века и по настоящее время ведется активная работа по переводу железнодорожных магистралей на электрическую тягу. В настоящее время более 50 % железных дорог России являются электрифицированными. Кроме того, даже неэлектрифицированные участки железных дорог испытывают потребность в электрической энергии: она используется для целей обеспечения функционирования систем сигнализации, централизации, связи, освещения, работы вычислительной техники и т.д.

Электрическая энергия в России вырабатывается электростанциями, являющимися предприятиями энергетической отрасли. Железнодорожный транспорт потребляет около 7% электроэнергии, производимой в нашей стране. Она расходуется на обеспечение тяги поездов и питание нетяговых потребителей, к которым относятся железнодорожные станции с их инфраструктурой, устройства локомотивного, вагонного и путевого хозяйства, а также устройтсва регулирования движения поездов. К системе электроснабжения железной дороги могут быть подключены расположенные вблизи нее небольшие предприятия и населенные пункты.

Согласно п. 1 Приложения № 4 к ПТЭ на железнодорожном транспорте должно быть обеспечено надежное электроснабжение электрического подвижного состава, устройств СЦБ, связи и вычислительной техники как потребителей электрической энергии I категории, а также других потребителей в соответствии с установленной для них категорией.

Система электроснабжения железных дорог состоит из внешней сети (электростанции, трансформаторные подстанции, линии электропередачи) и внутренних сетей (тяговая сеть, линии электроснабжения устройств СЦБ и связи, осветительная сеть и др.).

На электростанциях вырабатывается трехфазный переменный электрический ток напряжением 6. 21 кВ частотой 50 Гц. Для передачи электрической энергии к потребителям напряжение на трансформаторных подстанциях повышают до 250…750 кВ и передают на большие расстояния с помщью высоковольтных воздушных линий электропередачи (ЛЭП). Вблизи мест потребления электроэнергии напряжение понижают до 110 кВ с помощью понижающих подстанций и подают в районные сети, к которым наряду с другими потребителями подключены тяговые подстанции электрифицированных железных дорог и комплектные трансформаторные подстанции, питающие нетяговые потребители, ток которым поступает по высоковольтно-сигнальным линиям электропередачи напряжением 6. 10 кВ.

Назначение и виды тяговых сетей

Контактная сеть переменного и постоянного тока

Тяговая сеть предназначена для обеспечения электрической энергией электрического подвижного состава. Она состоит из контактных и рельсовых проводов, представляющих собой соответственно питающую и отсасывающую линии. Участки тяговой сети делят на секции (секционируют) и подсоединяют к соседним тяговым подстанциям. Это позволяет более равномерно загружать подстанции и контактную сеть, что в целом способствует снижению потерь электроэнергии в тяговой сети.

На железных дорогах России используют две системы тягового тока: постоянного и однофазного переменного.

На железных дорогах, электрифицированных на постоянном токе, тяговые подстанции выполняют две функции: понижают напряжение подводимого трехфазного тока с помощью тяговых трансформаторов и преобразуют его в постоянный с помощью выпрямителей. От тяговой подстанции электричество через защитный быстродействующий выключатель подается в контактную сеть по питающей линии — фидеру, а из рельсов возвращается обратно на тяговую подстанцию по отсасывающей линии.

Основными недостатками системы электроснабжения постоянного тока являются его постоянная полярность, относительно низкое напряжение в контактном проводе и утечки тока из-за отсутствия возможности обеспечить полную электроизоляцию верхнего строения пути от нижнего («блуждающие токи»). Рельсы, служащие проводниками тока одной полярности, и земляное полотно представляют собой систему, в которой возможна электрохимическая реакция, приводящая к коррозии металла. В результате снижается срок службы рельсов и металлических конструкций, расположенных возле железнодорожного полотна. Для снижения этого эффекта применяют специальные защитные устройства — катодные станции и анодные заземлители.

Из-за относительно низкого напряжения в системе постоянного тока для получения необходимой мощности тягового подвижного состава (W=UI) по тяговой сети должен протекать ток большой силы. Для этого тяговые подстанции размещают недалеко друг от друга (через каждые 10. 20 км) и увеличивают площадь сечения проводов контактной подвески, иногда применяя двойной и даже тройной контактный провод.

При электрификации на переменном токе по контактной сети передается требуемая мощность при бóльшем напряжении (25 кВ) и, соответственно, меньшей силе тока по сравнению с системой постоянного тока. Тяговые подстанции в этом случае располагаются на расстоянии 50. 70 км друг от друга. Их техническое оснащение проще и дешевле, чем у тяговых подстанций постоянного тока (отсутстсвуют выпрямители). Кроме того, сечение проводов контактной сети примерно в два раза меньше, что позволяет существенно экономить дорогостящую медь. Однако конструкция локомотивов и электропоездов переменного тока сложнее, а их стоимость выше.

Стыкование контактных сетей линий, электрифицированных на постоянном и переменном токе, осуществляют на специальных железнодорожных станциях — станциях стыкования. На таких станциях имеется электрическое оборудование — пункты группировки, позволяющие на одни и те же участки станционных путей подавать как постоянный, так и переменный ток. Работа таких устройств взаимоувязывается с работой устройств централизации и сигнализации. Устройство станций стыкования требует больших капиталовложений. Когда создание таких станций представляется нецелесообразным, применяют двухсистемные электровозы и электропоезда, работающие на обоих родах тока. При использовании такого ЭПС переход с одного рода тока на другой может происходить во время движения поезда по перегону.

Устройство контактной сети

Контактная сеть переменного и постоянного тока

Контактная сеть — это совокупность проводов, поддерживающих конструкций и другого оборудования, обеспечивающих передачу электрической энергии от тяговых подстанций к токоприемникам электрического подвижного состава. Основным требованием к конструкции контактной сети является обеспечение надежного постоянного контакта провода с токоприемником независимо от скорости движения поездов, климатических и атмосферных условий. В контактной сети нет дублируемых элементов, поэтому ее повреждение может повлечь за собой серьезное нарушение установленного графика движения поездов.

В соответствии с назначением электрифицированных путей используют простые и цепные воздушные контактные подвески. На второстепенных станционных и деповских путях при сравнительно небольшой скорости движения может применяться простая контактная подвеска («трамвайного» типа), представляющая собой свободно висящий натянутый провод, который закреплен с помощью изоляторов на опорах, расположенных на расстоянии 50…55 м друг от друга.

При высоких скоростях движения провисание контактного провода должно быть минимальным. Это обеспечивается конструкцией цепной контактной подвески, в которой контактный провод между опорами прикреплен к несущему тросу с помощью часто расположенных проволочных струн. Благодаря этому расстояние между поверхностью головки рельса и контактным проводом остается практически постоянным. Для цепной подвески в отличие от простой требуется меньше опор: они располагаются на расстоянии 65. 70 м друг от друга. На скоростных участках применяют цепную двойную контактную подвеску, в которой к несущему тросу на струнах подвешивают вспомогательный провод, к которому также струнами крепят контактный провод. В горизонтальной плоскости контактный провод расположен зигзагообразно относительно оси пути с отклонением у каждой опоры на ±300 мм. Благодаря этому обеспечиваются его ветроустойчивость и равномерное изнашивание контактных пластин токоприемников. Для уменьшения провисания контактного провода при сезонном изменении температуры его оттягивают к опорам, которые называются анкерными, и через систему тросов, роликов и изоляторов к ним подвешивают грузовые компенсаторы. Наибольшая длина участка между анкерными опорами (анкерного участка) устанавливается с учетом допустимого натяжения изношенного контактного провода и на прямых участках пути достигает 800 м.

Читайте также: Замена масла акпп дсг 7

Контактный провод изготавливают из твердотянутой электролитической меди сечением 85, 100 или 150 мм 2 . Для удобства крепления проводов с помощью зажимов используют медные фасонные провода МФ.

Для надежной работы контактной сети и удобства обслуживания ее делят на отдельные участки — секции с помощью воздушных промежутков и нейтральных вставок, а также секционных изоляторов.

При проходе токоприемника электроподвижного состава по воздушному промежутку он своим полозом кратковременно электрически соединяет обе секции контактной сети. Если по условиям питания секций это недопустимо, то их разделяют нейтральной вставкой, которая состоит из нескольких расположенных последовательно воздушных промежутков. Применение нейтральных вставок обязательно на линиях, электрифицированных на переменном токе, т.к. соседние секции контактной сети могут питаться от разных фаз, приходящих с электростанции, электрическое соединение которых друг с другом недопустимо. Проследовать нейтральные вставки ЭПС должен в режиме выбега и с выключенными вспомогательными машинами. Для ограждения мест секционирования контактной сети применяются специальные сигнальные знаки «токораздел», устанавливаемые на опорах контактной сети.

Соединение или разъединение секций осуществляется посредством секционных разъединителей, размещаемых на опорах контактной сети. Управление разъединителями может осуществляться как дистанционно с помощью установленного на опоре электропривода, связанного с пультом энергодиспетчера, так и вручную с помощью ручного привода, .

Схема оснащения контактными проводами станционных путей зависит от их назначения и типа станции. Над стрелочными переводами контактная сеть имеет так называемые воздушные стрелки, образуемые пересечением двух контактных подвесок.

На магистральных железных дорогах применяют металлические и железобетонные опоры контактной сети. Расстояние от оси крайнего пути до внутреннего края опор на прямых участках должно быть не менее 3100 мм. В особых случаях на электрифицируемых линиях допускается сокращение указанного расстояния до 2450 мм — на станциях и до 2750 мм — на перегонах. На перегонах в основном применяют индивидуальную консольную подвеску контактного провода. На станциях (а в некоторых случаях и на перегонах) применяется групповая подвеска контактных проводов на гибких и жестких поперечинах.

Для защиты контактной сети от короткого замыкания между соседними тяговыми подстанциями располагают посты секционирования, оборудованные защитными выключателями. Все металлические конструкции, непосредственно взаимодействующие с элементами контактной сети или находящиеся в радиусе 5 м от них, заземляют (соединяют с рельсами). На линиях, электрифицированных на постоянном токе, применяют специальные диодные и искровые заземлители. Для защиты элементов и оборудования контактной сети от перенапряжений (например, вследствие удара молнии) на некоторых опорах устанавливают грозовые разрядники, имеющие дугогасительные рога.

Для электрической изоляции элементов контактной сети, находящихся под напряжением (контактного провода, несущего троса, струн, фиксаторов), от заземленных элементов (опор, консолей, поперечин и пр.) применяются изоляторы. По выполняемым функциям изоляторы бывают подвесные, натяжные, фиксаторные, консольные, по конструкции — тарельчатые и стержневые, а по материалу, из которого они изготовлены — фарфоровые, стеклянные и полимерные.

На электрифицированных железных дорогах по рельсам проходит обратный тяговый ток. Для сокращения потерь электроэнергии и обеспечения нормального режима работы устройств автоматики и телемеханики на таких линиях предусматривают следующие особенности устройства верхнего строения пути:

  • к головкам рельсов с наружной стороны колеи приваривают стыковые соединители (шунты), снижающие электрическое сопротивление рельсовых стыков;
  • рельсы изолируют от шпал с помощью резиновых прокладок в случае применения железобетонных шпал и пропиткой деревянных шпал креозотом;
  • используют щебеночный балласт, обладающий хорошими диэлектрическими свойствами, а между подошвой рельса и балластом обеспечивают зазор не менее 3 см;
  • на линиях, оборудованных автоблокировкой и электрической централизацией, применяют изолирующие стыки, а для того чтобы пропускать тяговый ток в обход них, устанавливают дроссель-трансформаторы или частотные фильтры.

Станции стыкования переменного и постоянного тока

Контактная сеть переменного и постоянного тока

Один из способов стыкования линий, электрифицированных на разных родах тока — это секционирование контактной сети станции стыкования с переключением отдельных секций на питание от фидеров постоянного или переменного тока. Контактная сеть станций стыкования имеет группы изолированных секций: постоянного тока, переменного тока и переключаемые. В переключаемые секции подается электроэнергия через пункты группировки. Контактную сеть с одного рода тока на другой переключают специальными переключателями с моторными приводами, устанавливаемыми на пунктах группировки. К каждому пункту подведены две питающие линии: переменного и постоянного тока от тяговой подстанции постоянно-переменного тока. Фидеры соответствующего рода тока этой подстанции подключают также к контактной сети горловин станции стыкования и прилегающих перегонов.

Для исключения возможности подачи на отдельные секции контактной сети тока, не соответствующего находящемуся там подвижному составу, а также выезда ЭПС на секции контактной сети с другой системой тока переключатели блокируют друг с другом и с устройствами электрической централизации. Управление переключателями включают в единую систему маршрутно-релейной централизации управления стрелками и сигналами станции. Дежурный по станции, собирая какой-либо маршрут, одновременно с установкой стрелок и сигналов в требуемое положение производит соответствующие переключения в контактной сети.

Маршрутная централизация на станциях стыкования имеет систему счета заезда и выезда электроподвижного состава на участки пути переключаемых секций контактной сети, что предотвращает попадание его под напряжение другого рода тока. Для защиты оборудования устройств электроснабжения и электроподвижного состава постоянного тока при попадании на них в результате каких-либо нарушений напряжения переменного тока имеется специальная аппаратура.

Требования к устройствам электроснабжения

Устройства электроснабжения должны обеспечивать надежное электроснабжение:

  • электроподвижного состава для движения поездов с установленными весовыми нормами, скоростями и интервалами между ними при требуемых размерах движения;
  • устройств СЦБ, связи и вычислительной техники как потребителей электрической энергии I категории;
  • всех остальных потребителей железнодорожного транспорта в соответствии с установленной категорией.

К устройствам электроснабжения тягового подвижного состава предъявляются описанные выше требования в отношеннии величины напряжения в тяговой сети и высоты подвески контактного провода.

Резервные источники электроснабжения усройств СЦБ должны быть в постоянной готовности и обеспечивать бесперебойную работу устройств СЦБ и переездной сигнализации в течение не менее 8 ч при условии, что питание не отключалось в предыдущие 36 ч. Время перехода с основной системы электроснабжения на резервную или наоборот не должно превышать 1,3 с.

Контактная сеть переменного и постоянного тока

Для обеспечения надежного электроснабжения должны проводиться периодический контроль состояния сооружений и устройств электроснабжения, измерение их параметров вагонами-лабораториями, приборами диагностики и осуществляться плановые ремонтные работы.

Устройства электроснабжения должны защищаться от токов короткого замыкания, перенапряжений и перегрузок сверх установленных норм.

Металлические подземные сооружения (трубопроводы, кабели и т.п.), а также металлические и железобетонные конструкции, находящиеся в районе линий, электрифицированных на постоянном токе, должны быть защищены от электрической коррозии.

В пределах искусственных сооружений расстояние от токонесущих элементов токоприемника и частей контактной сети, находящихся под напряжением, до заземленных частей сооружений и подвижного состава должно быть не менее 200 мм на линиях, электрифицированных на постоянном токе, и не менее 270 мм — на переменном токе.

Читайте также: Кто может проводить предрейсовый медицинский осмотр водителей

С целью безопасности обслуживающего персонала и других лиц, а также для улучшения защиты от токов короткого замыкания заземляют или оборудуют устройствами защитного отключения металлические опоры и элементы, к которым подвешена контактная сеть, а также все металлические конструкции, расположенные ближе 5 м от частей контактной сети, находящихся под напряжением.

На отечественных электрифицированных дорогах применяются две системы электроснабжения: постоянного тока номинальным напряжением 3 кВ и однофазного переменного тока напряжением 25 кВ стандартной частоты 50 Гц. Причем в обоих случаях на элек- троподвижном составе используются тяговые двигатели только постоянного тока, поскольку до сих пор не создан надежный и экономичный тяговый двигатель переменного тока (см. главу 12).

В зависимости от рода тока и величины напряжения, различают и способы (схемы) питания ЭПС. Общим является использование в цепи питания рельсов. При постоянном токе они служат одним из полюсов (+ и —), а при переменном — одной из фаз питающей системы.

При эксплуатации всегда стремятся обеспечить необходимый уровень напряжения на токоприемниках ЭПС и возможно меньшие потери энергии в тяговой сети, так как от этого зависит скорость движения поездов (рис. 11.2).

Напряжение на токоприемниках в обычных условиях должно быть не ниже 21 кВ и не более 29 кВ при переменном токе напряжением 25 кВ, и не ниже 2,7 кВ и не более 4 кВ при постоянном токе напряжением 3 кВ. Только на отдельных участках с разрешения ОАО «РЖД»

Контактная сеть переменного и постоянного тока

Рис. 11.2. Этапы преобразования энергии и характер ее потерь допускается уровень напряжения не менее 19 кВ при переменном токе и 2,4 кВ при постоянном токе.

Недостатком системы электроснабжения постоянного тока является его полярность. Рельсы практически невозможно полностью изолировать от земли. Поэтому часть тягового тока ответвляется в землю; он проходит по земле по различным направлениям и поэтому получил название блуждающего. Из-за разности потенциалов между рельсами и землей, а также между металлическими элементами искусственных сооружений и землей, возникает электролиз, что приводит к электрохимической коррозии. В результате уменьшается срок службы рельсов и сооружений (арматуры железобетонных сооружений, мостов, эстакад и т.п.) и во избежание их разрушения приходится применять соответствующие защитные меры (анодные заземлители, катодные станции и др.).

На дорогах, электрифицированных по системе постоянного тока, питание ЭПС производится через тяговые подстанции, преобразующие трехфазный ток в постоянный с понижением напряжения. Для этой цели на подстанциях применяют трансформаторы, преобразователи (выпрямители) и другое оборудование. В настоящее время широко используют силовые кремниевые полупроводниковые преобразователи, называемые тиристорами. Они обладают высокой надежностью, простотой устройства, компактностью и легки в управлении и обслуживании. Оборудование переменного тока на тяговых подстанциях располагается на открытых площадках, а преобразователи и вспомогательные агрегаты и устройства — в закрытых помещениях.

От тяговых подстанций электроэнергию подают в контактную сеть по питающей линии (ее называют еще фидером).

Основным недостатком системы постоянного тока является относительно низкое напряжение (U— 3 кВ). В результате по контактной сети к ЭПС подводится мощность (W= UI) с большой силой тока (/). Чтобы напряжение не оказалось меньше допускаемого минимального, на дорогах постоянного тока расстояние между тяговыми подстанциями невелико и составляет в среднем 15— 20 км (в отдельных случаях 7—10 км), чем реже расположены подстанции, тем больше потери энергии и ниже напряжение на токоприемниках ЭПС.

Кроме того, для передачи больших по силе токов приходится увеличивать площадь сечения проводов контактной подвески или дополнительно подвешивать усиливающие провода. А это значительно удорожает устройства электроснабжения, увеличивает расход материалов и особенно меди.

Применение на железных дорогах системы однофазного переменного тока с номинальным напряжением 25 кВ дает возможность повысить технико-экономические показатели электрической тяги. Это происходит потому, что по контактной сети передается та же мощность при меньшей величине силы тока по сравнению с системой постоянного тока, что позволяет уменьшить сечение проводов контактной сети примерно в 2 раза и увеличить расстояние между подстанциями до 40—60 км, уменьшив их количество. Тяговые подстанции при этой системе являются по существу трансформаторными станциями, понижающими напряжение с 110—220 кВ до 25 кВ. Их устройство и эксплуатация значительно проще и дешевле подстанций постоянного тока, так как они не имеют агрегатов для преобразования энергии и связанного с ним вспомогательного оборудования.

Кроме того, все устройства и оборудование подстанций переменного тока размещаются на открытых площадках, что так же уменьшает затраты по сравнению с подстанциями на постоянном токе. Вместе с тем электроподвижной состав переменного тока по конструкции значительно сложнее и дороже из-за необходимости размещения на локомотиве устройства для преобразования переменного тока в постоянный для питания тяговых электродвигателей.

Для повышения эффективности системы переменного тока при больших размерах движения поездов и роста их массы, во избежание потерь энергии и напряжения применяется система электроснабжения 2 х 25 кВ. При такой системе через каждые 8—15 км устанавливают линейные автотрансформаторы на 50 кВ, которые включают между питающим проводом и контактной подвеской. При этом существенно снижаются потери энергии в тяговой сети. В данном случае между контактной и рельсовой сетями сохраняется напряжение 25 кВ, что позволяет эксплуатировать тот же ЭПС переменного тока.

При системе постоянного тока суммарная площадь сечения дорогостоящих проводов контактной сети равна 440—550 мм 2 . Поскольку невозможно применять в контактной подвеске провода такой большой площади сечения, параллельно им подвешивают дополнительные провода, называемые усиливающими.

При системе переменного тока с напряжением 25 кВ, площадь сечения проводов контактной сети составляет 120—160 мм 2 .

Система 2 х 25 кВ позволяет увеличить расстояние между тяговыми подстанциями до 70—90 км при площади сечения проводов около 260 мм 2 . Электрификация по этой системе является весьма перспективной.

Существенным недостатком переменного тока является электромагнитное влияние, которое он оказывает на металлические сооружения и коммуникации, расположенные вдоль железнодорожных путей. В результате на них наводится опасное напряжение, а на воздушных линиях связи и автоматики возникают серьезные помехи. Поэтому для обеспечения нормальной работы указанных устройств и объектов применяют меры защиты сооружений, а воздушные линии заменяют на кабельные или радиорелейные. Защитные меры — это усиление изоляции между рельсовой сетью и землей, применение отсасывающих трансформаторов, калибрование воздушных линий. Такие мероприятия дороги и на них приходится до 25 % общей суммы затрат на электрификацию железнодорожных линий.

На сети железных дорог применяется система стыкования элек­трифицированных участков постоянного и переменного тока на станции (или в отдельных ее парках) способом переключения сек­ций контактной сети на два рода тока (рис. 5.23). Уровень изоля­ции контактной сети на таких станциях должен быть таким же, как на участках переменного тока, а способ зашиты опор от элек­трокоррозии — как на участках постоянного тока. Переключае­мые секции контактной сети разделяются между собой секцион­ными изоляторами, которые должны иметь незначительную длину. Границы переключаемых секций контактной сети совпадают с изо­лирующими стыками рельсовых цепей устройств СЦБ.

Секционные изоляторы контактной сети располагаются по от­ношению к изолирующим стыкам рельсовой цепи переключаемых секций так, чтобы при маневровых передвижениях электровозов по станции стыкования токоприемник освобождал секцию контактной сети раньше размыкания соответствующей секции маршрута. Это до­стигается врезкой секционных изоляторов в контактную подвеску над изолирующими стыками. Таким образом, расположение секционных изоляторов, изолирующих стыков, сигналов (светофоров) и положе­ние токоприемников ЭПС взаимосвязаны (рис. 5.24). Их зависимость выражается соотношениями а / dbf + 0,5 м; f + 0,5 м≥ С, что исключает попадание через полоз токоприемника «чужого» рода тока при остановке ЭПС в непосредственной близости перед светофором или после него, а при подготовке дежурным по парку (станции) марш­рута — еще до освобождения секции.

Читайте также: Короб для сабвуфера на трубе

Контактная сеть переменного и постоянного тока

Рис. 5.23. Схема питания и секционирования контактной сети станции сты­кования: 1 и 8 — контактная сеть постоянного и переменного тока перего­нов; 2 и 7 — фидерные линии постоянного и переменного тока; 3 и 9 — не переключаемые секции постоянного тока; 4 — переключаемые секции; 5 и б — распредустройства постоянного (3,3 кВ) и переменного (27,5 кВ) тока на тяговой подстанции; 10 — пункты группировки; 11 — нейтральная вставка

Контактная сеть переменного и постоянного тока

Рис. 5.24. Схема зависимости расположения секционного изолятора, све­тофора, изолирующего стыка рельсовой цепи и токоприемника ЭПС (стрелкой указано направление движения): 1 — секционный изолятор; 2 и 5 — ЭПС с передним и задним поднятым токоприемником; 3 — светофор; 4 — изолирующий стык рельсовой цепи

Секции контактной сети, где движение ЭПС осуществляется на одном роде тока, не входят в группу переключаемых секций и пита­ются от отдельных разъединителей контактной сети. Контактная сеть станции и перегона разделяется воздушными промежутками. Между переключаемыми секциями и воздушными промежутками должны быть не переключаемые секции контактной сети с тем же родом тока, что и на перегоне, чтобы исключить случаи ухода «чу­жого» рода тока на перегон.

Переключатели станций стыкования группируются в отдель­ные пункты группировки и размещаются на обочине пути или в широком междупутье в зависимости от схемы путевого развития станции. Они оснащаются защитой станций стыкования от по­падания переменного тока в цепь постоянного. На вводе 25 кВ установлен трансформатор тока ТФН-35 для питания токового реле, сигнализирующего на пост электрической централизации (ЭЦ) или МРЦ о к.з. на ПГ. Расстояние от ПГ до переключаемых секций контактной сети выбирается минимальным. Питание кон­тактной сети постоянным и переменным током осуществляется от тяговой подстанции по отдельным воздушным линиям-фидерам по кольцевой схеме, что обеспечивает ее гибкость (см. рис. 5.23).

Схемы питания и секционирования пунктов группировки при­ведены на рис. 5.25.

Пункты группировки могут быть открытого (рис. 5.26) и зак­рытого типов. Территория ПГ ограждается забором высотой 2 м. Защита оборудования от перенапряжений осуществляется разряд­никами контактной сети или ОПН.

Каждый пункт группировки, кроме шин постоянного и переменного тока, должен иметь резервную шину с резервным переключателем.

Управление переключателями осуществляется в единой системе маршрутно-релейной централизации (МРЦ) железнодорожной станции дежурным, одновременно с переключением стрелок и сиг­налов при подготовке маршрута.

Питающие линии к шинам пунктов группировки должны под­ключаться через разъединители с дистанционным управлением. Они оборудуются блокировкой, которая должна предотвращать:

включение или отключение разъединителей при включенном положении переключателей;

Контактная сеть переменного и постоянного тока

Рис. 5.25. Схемы питания и секционирования пунктов группировки с переключателями МПС 3,3/27,5 (а) и ППС (б): 1 и 3 — фидера постоян­ного и переменного тока; 2 и б — шины постоянного и переменного тока; 4 — трансформатор тока; 5 — резервный переключатель; 7 — резервная шина; 8 — переключаемая секция контактной сети; 9 — пи­тающая линия; 10 — секционный изолятор контактной сети; 11 — рельс; 12 — аппаратура защиты ЗСС; 13 ж 15 — рабочие переключатели; 14 — врезной изолятор; 16 — резервная ячейка с переключателем

Контактная сеть переменного и постоянного тока

Рис. 5.26. План открытого пункта группировки: 1,2, 6 — полосы заземле­ния на глубине 1,5; 1 и 0,5 м; 3 — ограждение; 4 — провод заземления; 5 — путевой дроссель-трансформатор; 7 — ячейки (камеры) переключателей; 8 — рабочая площадка

включение заземляющего ножа при включенном положении одного из разъединителей;

включение разъединителя при включенном заземляющем ноже.

Как правило, отсасывающие линии постоянного и переменного тока должны подключаться совместно к главным путям в створе тя­говой подстанции к одним и тем же дроссель-трансформаторам, между которыми устанавливается междупутная перемычка (рис. 5.27, а) Дроссель-трансформаторы могут быть расположены в любой из гор­ловин станции или на самой станции стыкования.

Каждая из отсасывающих линий постоянного или переменного тока тяговой подстанции может подключаться к двум различным ДТ, один из которых установлен на главном пути, а другой — на боковом (рис. 5.27, б). При этом к ДТ, установленному на одном из главных путей двухпутного участка, подключается отсасывающая линия постоянного тока, к другому ДТ, установленному на другом главном пути, подключается отсасывающая линия переменного тока. К ДТ, установленному на боковом пути, подключается отсасываю­щая линия как постоянного, так и переменного тока. Между ука­занными точками подключения отсасывающих линий к ДТ должно быть не менее 10 (при сигнальной частоте 25 Гц) и не менее шести (при частоте 50 Гц и выше) двухниточных рельсовых цепей (РЦ).

Контактная сеть переменного и постоянного тока

Рис. 5.27. Схема подключения цепей отсоса к двум дроссель-трансфор­маторам главных путей (а) и к дроссель-трансформаторам главных и боковых путей (6): 1 — изолирующий стык рельсовой цепи; 2 — между­путная перемычка; 3 — изолирующий стык с дроссель-трансформатором;

4 — перемычки между отсасывающими линиями и главными путями;

5 — шкаф отсасывающей линии постоянного тока; 6 и 8 — отсасываю­щие линии постоянного и переменного тока; 7 — тяговая подстанция; 9 — двухниточные рельсовые цепи; 10 — опора отсасывающей линии

переменного тока; 11 — тяговая подстанция

Знак-указатель подключения рабочего заземления к ДТ или рель­сам «Опасно. Высокое напряжение» на станциях стыкования уста­навливается в месте подключения отсасывающих линий постоянного и переменного тока к главным и боковым путям, а также с обоих концов ближайших к месту подключения отсасывающих! линий постоянного и переменного тока к рельсовым цепям междупутных перемычек.

Переключатели пунктов группировки станций стыкования пред-1 назначены для переключения рода тока в секциях контактной сети! постоянного (3 кВ) и переменного (25 кВ) тока без нагрузки. Узлы! переключателя I1CC-1V2 (рис. 5.28) смонтированы на сварной те-1 лежке с каркасом из стальных швеллеров и уголков общей массой около 700 кг.

Технические характеристики переключателя I1CC-IV2 приведены в табл. 5.7.

Переключатель I1CC-2V2 — это модернизированный переключатель ПСС-1У2.

Переключатель станции стыкования ЦНИИ МПС с втычными контактами выкатного типа снят с производства, но еще находится в

Контактная сеть переменного и постоянного тока

Рис. 5.28. Выкатной переключатель станции стыкования ПСС-1У2:

I — изолятор ячейки переключателя; 2 — ламели втычных контактов; 3 и 8 — неподвижный и подвижный изоляторы; 4 — каркас переключателя;! 5 — гибкий шунт; 6 — смотровое окно; 7 — неподвижный контакт; 9 и 10 — рукоятки механизма доводки ручного перевода привода (курбель);!

II — контакты заземляющего устройства; 12 — электропривод; 13 — блок управления; 14— зеркало

Дата добавления: 2015-10-09 ; просмотров: 4867 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Похожие записи:

  1. 136 Регион это какой город россии
  2. Замена верхней шаровой опоры нива
  3. Зимние шины корея марки
  4. Лобовое стекло джили эмгранд ес7

Контактный рельс в метро: как это устроено и какое там напряжение?

В большинстве метрополитенов мира для передачи электрической энергии от подстанции к подвижному составу применяется не привычная для железной дороги воздушная контактная сеть, а вполне жесткий контактный рельс, оправдывающий свое название в полной мере.

Назначение и устройство контактного рельса

Контактный рельс — это жесткий токоведущий элемент, предназначенный для передачи электроэнергии к токоприемнику подвижного состава, за счет скользящего контакта.

токосъем в метро - контактный рельс и токоприемник подвижного состава – токосъем в метро - контактный рельс и токоприемник подвижного состава – Движение24

Под жестким токоведущим элементом как правило понимается дополнительный рельс, однако это может быть все что угодно, главное чтобы этот элемент имел гладкую поверхность для возможности скольжения по нему токоприемника, и был жестким для возможности его крепления без дополнительных удерживающих приспособлений. Кстати, варианты крепления тоже могут быть различны: как по бокам от основного пути, так и в середине пути. Помимо крепления есть разные варианты токосъема: когда скольжение токоприемника осуществляется сверху, снизу или сбоку.

Напряжение электрического тока в контактной сети метрополитенов России — 825 Вольт выпрямленного постоянного тока, рабочим напряжением для подвижного состава является диапазон от 750 до 925 Вольт

В метрополитенах России контактный рельс расположен по бокам от основного пути для токосъема снизу, он с жестко крепится к шпалам железнодорожного пути посредством специального кронштейна, на вершине которого устанавливается изолятор, непосредственно удерживающий его. Таким образом ось контактного рельса оказывается параллельной оси пути, и если говорить о цифрах: расстояние между этой осью и ближайшим рельсом составляет 690 мм, а высота нижней (токоведущей) стороны над головкой рельса пути составляет 160 мм. Эти показатели на протяжении всей длины остаются практически неизменными.

схема установки контактного рельса на железной дороге в метро – схема установки контактного рельса на железной дороге в метро – Движение24

Достоинства применения контактного рельса

Есть множество сценариев использования контактных рельс для питания подвижных составов, начиная от поездов метро и заканчивая городским трамваем. В каждом конкретном случае проявляются те или иные сложности, по этому о достоинствах и недостатках такого способа передачи электроэнергии мы будем говорить с позиции применения в отечественном метрополитене.

Главной сложностью перед применением в метро классической контактной сети, организация которой хорошо отработана на большой железной дороге, стала борьба буквально за каждый кубический сантиметр пространства в тоннеле. Здесь и проявилось главное достоинство контактного рельса — такая технология не требует много места и габариты тоннелей остаются минимальными, ведь он занимает свободное пространство, которое невозможно занять чем-то другим, и невозможно ликвидировать.

контактный рельс в тоннеле метро – контактный рельс в тоннеле метро – Движение24

Так как такая технология электропередачи не предполагает, в отличие от провода, движущихся частей, а также состоит из значительно меньшего количества элементов, если опять же сравнивать с контактной сетью, а значит и общая надежность оборудования будет выше, соответственно обслуживание будет упрощено, а ремонт удешевлен. Сплошная выгода, и почему железнодорожники не перешли на контактный рельс?*

Следующий плюс вытекает из физических свойств материалов. В метро используются рельсы изготовленные из низкоуглеродистой стали, и хоть ее положительные электрические качества заметно отстают от таковых, как например у меди, но за счет большого сечения контактного рельса, доходящего до 6600 квадратных миллиметров, его электрическое сопротивление значительно ниже, чем в контактном проводе. Отсюда, в сумме, он обладает лучшими токопроводящими свойствами, а учитывая большую площадь пятна контакта с токоприемником, и также постоянство этого контакта, возникновение электрической дуги и искрения исключено, а значит подвижной состав будет получать стабильное электропитание.

Недостатки применения контактного рельса

Однако из достоинств вытекают и недостатки. Из-за того, что сталь в силу ферромагнитных свойств обладает выраженным скин-эффектом, она не пригодна для передачи переменного тока: из-за того, что движение заряженных частиц в переменном электрическом поле будет сгруппировано в поверхностном слое данного металла, полезное сечение проводника изменится в меньшую сторону, увеличивая и электрическое сопротивление.

В воздушной контактной сети все токоведущие части расположены на значительной высоте и не представляют никакой угрозы для окружающих, а также сами остаются в «безопасности» от погодных явлений, таких как сильный снегопад. Электробезопасность диктует множество ограничений, связанных с контактным рельсом, в основном правила сводятся к необходимости обеспечить отсутствие людей вблизи токоведущего рельса под напряжением, ну и изоляцию рельса.

На станциях метро при падении пассажира на пути, предусмотрен свой алгоритм «возвращения» его обратно после снятия напряжения, для подъема на станцию через контактный рельс используют специальную лестницу. Также необходимо обеспечить 100% исключение нахождения в тоннеле людей во время движения поездов, и в российских метро для этого на всех станциях установлены специальные устройства мониторинга. В данном случае опасность заключается в токоприемниках, которые расположены по обе стороны подвижного состава. Наличие контактного рельса с одной стороны пути в тоннеле может дать забежавшему зацеперу ложное ощущение безопасности на противоположной стороне. Мало того, что движущиеся токоприемники сами по себе крайне опасные элементы конструкции, для встречи с ними в узком тоннеле, так они еще и под напряжением, если хоть один из них, на любой стороне вагона, касается контактного рельса.

лестница с путей через контактный рельс на станции метро. Лестница, чтобы выбраться из тоннеля метро. Как залезть на станции если упал в метро – лестница с путей через контактный рельс на станции метро. Лестница, чтобы выбраться из тоннеля метро – Движение24

В общем конечно есть метрополитены, в которых контактный рельс не изолирован от внешнего мира совсем никак, а электробезопасность обеспечивается исключительно организационными мерами, но в России он должен иметь изоляционный кожух (короб), а это значительно удорожает конструкцию.

Устройство контактного рельса

Контактный рельс закреплен непосредственно в фарфоровом изоляторе с полиэтиленовой прокладкой, который в свою очередь присоединяется к головке удерживающего кронштейна. Изолирующий короб крепится непосредственно на головку кронштейна. Таким образом уже на данном уровне контактный рельс остается полностью электрически изолированным проводником. Для подачи на него напряжения применяют прямое подключение провода от соответствующего энергетического фидера.

контактный рельс в тоннеле метро – dvizhenie24_ru_241_kontaknyi-rels-metro – Движение24

Удерживающий кронштейн надежно крепиться к шпале, а его высота зависит от высоты путевых рельс. Между кронштейнами выдерживают расстояние до 5,5 метров, и это расстояние не зависит от длины рельсовых плетей (кстати длина одной плети 12,5 метров).

Теперь видится лишь одна проблема — стирание контактного башмака (который прижимается токоприемником к контактному рельсу) о частые стыки. Но бархатный путь придумали не только для людей, и для токоприемников контактные рельсы сваривают в единые плети длиной до 100 метров, с обязательным наличием температурных стыков для возможности бездеформационного расширения и сжатие плети от изменений температуры. На сварной стык обязательно приваривают несколько токопроводящих накладок, для уменьшения электрического сопротивления.

токоприемник с контактного рельса подвижного состава метро – токоприемник с контактного рельса подвижного состава метро – Движение24

Для плавного присоединения и отсоединения башмака токоприемника к контактному рельсу применяются концевые отводы. Их конструкция довольно проста, в конце отвода его высота относительно головки путевого рельса начинает повышаться, пока поверхность контактного рельса не становиться выше высоты касания башмака.