1.3 Система питания тяговых сетей

Городской электротранспорт работает на постоянном токе напряжением 600 В для трамваев и троллейбусов и 825 В для метрополитена, т.к. тяговые двигатели допускают частое изменение режима работы, обладают высоким КПД и имеют небольшую массу [4].

Выбор величины напряжение для передачи электрической энергии – один из наиболее важных и принципиальных вопросов, оказывающих влияние на технические и экономические показатели, капиталовложения и эксплуатационные расходы электрохозяйства городского электротранспорта. Например, при постройке метрополитена в Москве было принято напряжение 750 В. Повышение напряжения до 825 В дало значительную экономию цветных металлов, привело к сокращению числа тяговых подстанций и увеличению мощности существующих ртутных выпрямителей на 20-25 %.

Источником электроснабжения городского электротранспорта является общая энергосистема города, входящая в районную энергетическую систему. Производство электроэнергии в современных энергосистемах сосредотачивается на мощных электрических станциях – тепловых и гидроэлектрических. Источники энергии, как правило, удалены от потребителей [7].

Электрические станции вырабатывают трехфазный переменный ток напряжением 6,3 и 10,5 кВ при частоте 50 Гц. Передача электроэнергии от станций, расположенных далеко от потребителей, производится напряжением 35, 110 и 220 кВ и выше. Для получения такого напряжения строят повышающие подстанции. Передаваемая энергия принимается понижающими подстанциями, расположенными в районах ее потребления. На понижающих подстанциях напряжение понижается до 6-10 кВ.

Так как на подвижном составе городского электротранспорта устанавливают электродвигатели постоянного тока, то для получения постоянного тока должны строится подстанции с установками, преобразующими трехфазный ток, поступающий из энергосистемы, в постоянный ток нужного напряжения. Такие установки называются тяговыми преобразовательными подстанциями.

Преобразовательным агрегатом подстанции являются ртутные выпрямители. Ртутный выпрямитель представляет собой аппарат, пропускающий ток только в одном направлении. Работа ртутного выпрямителя основана на особом свойстве электрической дуги в сосуде выпрямителя – гореть между ртутным катодом м только тем анодом, который имеет положительный потенциал по отношению к катоду. Процесс горения дуги в выпрямителе протекает следующим образом. При включении выпрямителя в цепь переменного тока между анодом и катодом возникает электрическое поле. На поверхности ртутного катода под воздействием тока образуется раскаленное пятно, излучающее большой поток электронов, движущихся в одном направлении [8].

Ртутные выпрямители обладают высоким коэффициентом полезного действия, который остается почти постоянным даже при значительных изменениях нагрузки. Это имеет большое практическое значение, т.к.на подстанциях городского электротранспорта нагрузка в течение рабочего дня изменяется в широких пределах.

Электрическая энергия передается троллейбусам по контактным проводам через токосъемники, представленные на рисунке 1.4, установленные на подвижном составе.

Рисунок 1.4 – Токосъемники, подключенные к контактной сети