ВВЕДЕНИЕ

Общие сведения об электроснабжении и электровозах

1. Преимущества электровозной тяги

Электрическая тяга , в отличие от автономной тяги (тепловозной), обладает целым рядом преимуществ:

• Коэффициент полезного действия (КПД) выше, чем КПД тепловозной тяги (КПД теплово-

за - 28-30%). Если энергия для питания электрифицированной дороги поступает от ТЭЦ (тепловой электростанции), то КПД электротяги – 30-35%. Если энергия поступает от ГЭС или АЭС, то КПД электротяги – 60-65%.

• Применение электрической тяги позволяет повысить провозную и пропускную способность

участков ж.д. за счет создания электровозов большой мощности. Мощность же тепловоза ограничена мощностью его энергетической установки (дизеля), тогда как мощность электровоза ограничена только конструктивными параметрами его электрического оборудования, поскольку через токопри-ёмник и контактную сеть электровоз подключается к источнику практически с неограниченной мощностью.

• Применение электрической тяги позволяет повысить эффективность использования при-

родных ресурсов за счет сжигания на ТЭЦ низкосортного дешёвого топлива (уголь, торф, газ, древе-сина), непригодного для работы тепловозов.

• Электрическая тяга оказывает меньше вредного воздействия на окружающую среду.

• Позволяет экономить энергетические ресурсы за счет применения рекуперативного тормо-

жения (выработка и возврат электроэнергии в контактную сеть при движении на спусках).

2. Общая схема питания электрифицированной железной дороги

В настоящее время на Украине применяются две системы электрификации ж.д.:

1. Постоянного тока с напряжением в контактной сети 3000 В (2400-3300 В).

2. Переменного тока промышленной частоты 50 Гц и напряжением в контактной сети 25000 В (19000-29000 В).

Общая схема питания электроэнергией электрифицированной железной дороги показана на рис. 1.

От подстанции ток поступает в контактную сеть и через токоприемник и пускорегулирующую аппаратуру — к тяговым двига­телям электровоза. От двигателей ток проходит через рельсы и отсасывающий фильтр к тяговой подстанции. Таким образом осуще­ствляется замкнутый контур электрического тока на линиях посто­янного тока. На линиях, электрифицированных на переменном токе, замкнутый контур тока образуется присоединением одного вывода X , первичной обмотки трансформатора электровоза к рельсу и далее через отсасывающий фидер к подстанции.

Общая схема энергоснабжения участков железных дорог, электрифицированных на переменном

токе, показана на рис.2.

ГЭС, АЭС: U ген= 3-18 кВ

Рис.2. Схема электроснабжения участка железной дороги, электрифици­рованной по системе переменного тока 25 кВ: ГЭС — гидроэлектростанция; АЭС — атомная электростанция; U_ген — напряжение на выходе генератора электростанции; Тр — трехфазный трансформатор тяговой подстанции; А, В, С — фазы первичной обмотки трансформатора Тр; а, b, с — фазы вто­ричной обмотки трансформатора Тр для питания контактной сети; НП — нетяговые потребители; ВВ — высоковольтный выключатель; Ф — фидер; КС — контактная сеть; НВ — нейтральная вставка; ВП — воздушный промежуток.

Достоинства системы электроснабжения на переменном токе

1. Значительная экономия меди на контактный провод (примерно в 2 раза), так как величина

тока в контактной сети на переменном токе в 9 раз меньше, чем в контактной сети на постоянном токе.

2. Меньше (примерно в 2 раза) количество тяговых подстанций и более простое их устройство.

3. Меньше потери электроэнергии в контактной сети, так как величина этих потерь сильно зави-

сит от силы тока в контактном проводе.

4. Возможность питания от контактной сети через понижающие трансформаторы прилегающих

населённых пунктов.

Недостатки системы электроснабжения на переменном токе

1. Сильное влияние переменного тока в контактной сети на близлежащие линии связи, которые в

связи с этим необходимо прокладывать кабелем в земле.

2. Более сложные по конструкции и дорогие электровозы и электропоезда.