Dom / Vrste i lokalizacija čireva/ Elektrificirana željeznica Bilješke o željezničkom transportu: o elektrifikaciji željeznica u SSSR-u i vrstama struja u kontaktnim mrežama - yelkz

Elektrificirana pruga Bilješke o željezničkom transportu: o elektrifikaciji željeznica u SSSR-u i vrstama struja u kontaktnim mrežama - yelkz

Net željeznice Ruska Federacija prilično opsežna. Sastoji se od nekoliko dionica autoputeva, koji su u vlasništvu Ruskih željeznica OJSC. Štaviše, svi regionalni putevi su formalno ogranci JSC Ruske železnice, dok sama kompanija deluje kao monopolista u Rusiji:

Put prolazi kroz teritoriju regiona Irkutsk i Chita i republika Buryatia i Sakha-Yakutija. Dužina autoputa je 3848 km.

Put vodi dva paralelna geografska pravca: Moskva – Nižnji Novgorod – Kirov i Moskva – Kazanj – Jekaterinburg, koji su povezani putevima. Put povezuje centralne, severozapadne i severne regione Rusije sa Volgom, Uralom i Sibirom. Put Gorkog graniči sa sledećim prugama: Moskva (stanice Petuški i Čerusti), Sverdlovsk (stanice Čepca, Družinino), Severna (stanice Novki, Susolovka, Sveča), Kujbiševska (stanice Krasni Uzel, Tsilna). Ukupna razvijena dužina puta je 12066 km. Dužina glavnih željezničkih pruga je 7987 km.

Željeznica prolazi kroz teritoriju pet konstitutivnih entiteta Ruske Federacije - Primorskog i Habarovskog područja, Amurske i Jevrejske autonomne oblasti i Republike Saha (Jakutija). Područje njegove opsluživanja takođe uključuje regione Magadan, Sahalin, Kamčatka i Čukotku - preko 40% teritorije Rusije. Radna dužina - 5986 km.

Transbajkalska železnica prolazi na jugoistoku Rusije, kroz teritoriju Zabajkalskog kraja i Amurske oblasti, nalazi se pored granice Narodne Republike Kine i ima jedini direktni kopneni granični železnički prelaz u Rusija preko stanice Zabajkalsk. Radna dužina - 3370 km.

Zapadnosibirska željeznica prolazi kroz teritoriju Omske, Novosibirske, Kemerovske, Tomske oblasti, Altai Territory a dijelom i Republike Kazahstan. Razvijena dužina magistralnih kolosijeka autoputa je 8986 km, operativna dužina 5602 km.

Cesta funkcioniše u posebnim geopolitičkim uslovima. Najkraći put od centra Rusije do zemalja leži preko Kalinjingrada zapadna evropa. Cesta nema zajedničke granice sa Ruskim željeznicama. Ukupna dužina autoputa je 1.100 km, dužina magistralnih pravaca je preko 900 kilometara.

Autoput prolazi kroz četiri velika regiona - region Kemerovo, Khakasia, Irkutsk region i Krasnojarsku teritoriju, povezujući Transsibirsku i Južnosibirsku željeznicu. Slikovito rečeno, ovo je most između evropskog dijela Rusije, njenog Daleki istok i Azija. Operativna dužina puta u Krasnojarsku je 3160 km. Ukupna dužina- 4544 kilometara.

Željeznica se proteže od Moskovske regije do podnožja Urala, povezujući centar i zapad Ruske Federacije s velikim društveno-ekonomskim regijama Urala, Sibira, Kazahstana i Centralna Azija. Put se sastoji od dvije skoro paralelne linije koje idu od zapada prema istoku: Kustarevka - Inza - Uljanovsk i Rjažsk - Samara, koje se spajaju na stanici Chishmy, formirajući dvokolosiječnu liniju koja se završava na ograncima Uralske planine. Dvije druge linije puta Ruzaevka - Penza - Rtishchevo i Ulyanovsk - Syzran - Saratov idu od sjevera prema jugu.

U svojim sadašnjim granicama, Moskovska železnica je organizovana 1959. godine kao rezultat potpunog i delimičnog ujedinjenja šest puteva: Moskva-Rjazanj, Moskva-Kursk-Donbas, Moskva-Okružnaja, Moskva-Kijev, Kalinjin i Severni. Razmještena dužina je 13.000 km, operativna 8.800 km.

Oktjabrska magistralna linija prolazi kroz teritoriju jedanaest konstitutivnih entiteta Ruske Federacije - Lenjingrad, Pskov, Novgorod, Vologda, Murmansk, Tver, Moskva, Jaroslavska oblast, gradovi Moskva i Sankt Peterburg i Republika Karelija. Radna dužina - 10143 km.

Železnička pruga Volga (Rjazan-Ural) nalazi se na jugoistoku evropskog dela Rusije u regionu Donje Volge i srednjeg toka Dona i pokriva teritorije Saratovske, Volgogradske i Astrahanske oblasti, kao i nekoliko stanice koje se nalaze unutar Rostovske, Samarske oblasti i Kazahstana. Dužina puta je 4191 km.

Autoput povezuje evropski i azijski deo Rusije, proteže se hiljadu i po kilometara od zapada ka istoku i prelazi u severnom pravcu arktički krug. Prolazi kroz Nižnji Tagil, Perm, Jekaterinburg, Surgut, Tjumenj. Također služi Khanty-Mansi i Yamalo-Nenets autonomnih okruga. Radna dužina - 7154 km. Dužina angažovanja je 13.853 km.

Autoput nastaje u centru Rusije i proteže se daleko na sjever zemlje. Većina sjeverne glavne linije radi u teškim uvjetima Daleki sjever i Arktika. Dužina u rasklopljenom stanju je 8500 kilometara.

U području opsluživanja puta nalazi se 11 konstitutivnih entiteta južne Ruske Federacije federalni okrug, direktno graniči sa Ukrajinom, Gruzijom i Azerbejdžanom. Operativna dužina autoputa je 6358 km.

Jugoistočna železnica zauzima centralno mesto u železničkoj mreži i povezuje istočne regione i Ural sa centrom, kao i regione severa, severozapada i centra sa Sjeverni Kavkaz, Ukrajina i države Zakavkazja. Jugoistočni put graniči sa Moskvom, Kujbiševom, Sjevernim Kavkazom i Južnim željeznicama Ukrajine. Radna dužina - 4189 km.

Južno-uralska željeznica nalazi se u dva dijela svijeta - na spoju Evrope i Azije. Uključuje ogranke Čeljabinsk, Kurgan, Orenburg i Kartalinsk. Kroz teritoriju Kazahstana prolazi nekoliko magistralnih željezničkih linija. Jugoistočni put graniči sa Moskvom, Kujbiševom, Sjevernim Kavkazom i Južnim željeznicama Ukrajine. Radna dužina - 4189 km. Razvijena dužina je preko 8000 km.

Jedna od karakteristika željezničkog saobraćaja u Rusiji je visok udio elektrificiranih puteva. Po dužini elektrificiranih autoputeva na kraju 2014. Rusija je na 1. mjestu u svijetu - 43,4 hiljade km (2. Kina - 38,5 hiljada km) - negdje oko polovine javnih puteva. Pa, činjenica da su mnogi autoputevi elektrificirani općenito nije nikome tajna, ali mnogi se ljudi iznenade kada saznaju da kontaktne mreže koriste struje raznih vrsta. Ipak, činjenica je: kontaktne mreže koriste ili trajno struja nazivni napon 3 kV ili naizmenična monofazna struja industrijske frekvencije 50 Hz nazivni napon 25 kV. Ja sam o ovome dugo vremena Nisam razmišljao o tome - saznao sam kada sam dobio treću grupu za električnu sigurnost (rad u uredu povezanoj s Ruskim željeznicama nekako me je obavezao da se udubim i razumijem). Pa, generalno, dugo sam ovu činjenicu („postoji konstantno 3 kV, postoji promenljivo 25 kV / 50 Hz“) uzimao zdravo za gotovo – „jer je to ono što je istorijski prihvaćeno“. Ali neko vrijeme sam ipak želio da se udubim u pitanje i nekako shvatim zašto je to tako.

Odmah želim da rezervišem - neću duboko kopati u fiziku napajanja, ograničavajući se na neke opšte fraze i negde posebno preterujući. Ponekad mi ljudi kažu da pojednostavljujem, ali stručnjaci čitaju i razumiju da „sve nije u redu“. Svjestan sam toga, ali stručnjaci već znaju o čemu pišem i o čemu razmišljam - i teško da će sami naučiti nešto novo.

Dakle, zapravo treba početi od činjenice da je prvi put upotreba električne energije kao izvora energije za vuču vozova demonstrirana na industrijskoj izložbi u Berlinu 1879. godine, gdje je predstavljen model električne željeznice. Voz koji se sastojao od lokomotive snage 2,2 kW i tri vagona, od kojih je svaki mogao primiti do 6 putnika, kretao se dionicom manjom od 300 m brzinom od 7 km/h. Tvorci novog tipa vuče bili su poznati njemački naučnik, pronalazač i industrijalac Ernst Werner von Siemens (Werner von Siemens, 1816-1892) i inženjer Halske. Do početka 20. stoljeća nije bilo sumnje u efikasnost električne vuče. Za kratko vreme u raznim zemljama Realizovano je nekoliko projekata elektrifikacije železnice. U prvoj fazi korištena je elektrifikacija planinskim područjima na prugama teškog profila, sa velikim brojem tunela, kao i u prigradskim naseljima, tj. u onim područjima gdje su prednosti električne vuče bile očigledne.

Prva elektrificirana željeznica u SSSR-u otvorena je 6. jula 1926. na dionici Baku - Sabunči - Surakhani

Shodno tome, postoje dvije glavne oblasti primjene elektrifikacije: prigradski saobraćaj i planinski putevi. O prigradskom saobraćaju (suštinu električnih vozova) želim da govorim posebno, ali sada treba samo napomenuti da je prigradski železnički saobraćaj bio prioritet u pogledu elektrifikacije u SSSR-u (u Rusko carstvo Nismo imali vremena da dovedemo ovaj projekat do realizacije - prvi nam je stao na put Svjetski rat i revolucija), u SSSR-u su to preuzeli u velikim razmjerima (ovdje je GOELRO plan, naravno, uvelike doprinio) - električni vozovi su počeli zamjenjivati prigradske vozove parnom vučom.

Sistem napajanja je bio sistem jednosmerne struje nominalnog napona 1500 V. Sistem jednosmerne struje je izabran jer bi jednofazna naizmenična struja zahtevala teže i skuplje motorne automobile zbog potrebe ugradnje transformatora na njih. Osim toga, DC vučni motori, pod jednakim uvjetima, imaju veći okretni moment i pogodniji su za pokretanje u odnosu na jednofazne motore. Ovo je posebno važno za motorna vozila koja rade u prigradskim područjima sa veliki broj tačke zaustavljanja u kojima je potrebno veliko ubrzanje prilikom polaska. Napon od 1500 V odabran je zbog činjenice da je za kontaktnu mrežu potrebno znatno manje bakra u odnosu na sistem od 600-800 V (koji se koristi za elektrifikaciju tramvaj-trolejbusa). Istovremeno je postalo moguće stvoriti pouzdanu električnu opremu za motorni automobil, na koju se u to vrijeme nije moglo računati na naponu od 3000 V (prve prigradske linije elektrificirane jednosmjernom strujom od 3000 V pojavile su se tek 1937. , ali su kasnije svi već izgrađeni vodovi prebačeni na ovaj napon) .

Električni vozovi S - prva porodica sovjetskih vozova, proizvedena od 1929. godine

Paralelno sa razvojem prigradskog saobraćaja 1932-1933. električna vuča je uvedena na glavnoj pruzi Khashuri-Zestafoni (63 km) na teškom prijevoju Suram. Ovdje se, za razliku od Moskve i Bakua, električna vuča koristila za prijevoz tereta i putnika. Po prvi put su električne lokomotive počele raditi na željezničkim prugama SSSR-a (zapravo, prema mjestu primjene, počele su se zvati "električne lokomotive Suram" ili "električne lokomotive tipa Suram"):

električna lokomotiva S (Suramsky) - osnivač grupe suramskih električnih lokomotiva koju su za SSSR izgradili Amerikanci General Electric

Glavna karakteristika svih električnih lokomotiva tipa Suram bila je prisutnost prijelaznih platformi na krajevima karoserije, što je, prema tada postojanim standardima, bilo obavezno za sve električne lokomotive sa električnom opremom za rad pod CME. Posadni dio lokomotive čine dva zglobna troosovinska okretna postolja (aksijalna formula 0- 3 0 -0 + 0-3 0 -0). Karoserija automobila sa nosećim glavnim okvirom. Opruga se uglavnom izvodi na lisnatim oprugama. Ovjes vučnog elektromotora je potporno-aksijalni.

električna lokomotiva S S (Suramsky Soviet) - prva jednosmjerna električna lokomotiva izgrađena u SSSR-u po licenci GE

I ovdje moramo napraviti važnu napomenu. Za razliku od parnih lokomotiva, čiji je motor Parna mašina, željeznički transport narednih generacija počeli su pokretati elektromotori: takozvani TED (vučni elektromotori) - za mnoge, inače, nije očito da se TED koriste kako u električnim lokomotivama/elektromotorima tako i u dizel lokomotive (potonje jednostavno napajaju TED-ove koji se nalaze u lokomotivi sa dizel generatorom). Dakle, u zoru elektrifikacije željeznica korišteni su isključivo elektromotori jednosmjerne struje. To je zbog njihove karakteristike dizajna, sposobnost regulacije brzine i momenta u širokom rasponu koristeći prilično jednostavna sredstva, sposobnost rada s preopterećenjem itd. Tehnički gledano, elektromehaničke karakteristike DC motora su idealne za potrebe vuče. Motori na izmjeničnu struju (asinhroni, sinhroni) imaju takve karakteristike da bez posebnih sredstava regulacije njihova upotreba za električnu vuču postaje nemoguća. Takva sredstva regulacije na početna faza Elektrifikacije još nije bilo i stoga se, naravno, jednosmjerna struja koristila u vučnim sistemima napajanja. Izgrađene su vučne trafostanice, čija je svrha da se naizmjenični napon napojne mreže smanji na potrebnu vrijednost i ispravi, tj. pretvaranje u trajno.

VL19 je prva serijska električna lokomotiva, čiji je dizajn stvoren u Sovjetskom Savezu

Ali korištenje jednosmjerne kontaktne mreže stvorilo je još jedan problem - veliku potrošnju bakra u kontaktnoj mreži (u poređenju sa naizmjeničnom strujom), jer da bi se prenijela velika snaga (snaga je jednaka proizvodu struje i napona) na konstantan napon, potrebno je osigurati veliku jačinu struje, odnosno potrebno vam je više žice i veći poprečni presjek (napon je konstantan - potrebno je smanjiti otpor).

VL22 M - prva sovjetska velika električna lokomotiva i posljednji predstavnik Surami lokomotiva

Još krajem 1920-ih, kada su tek počinjali elektrificirati prijevoj Suram, mnogi stručnjaci su bili itekako svjesni da u budućnosti električna vuča jednosmjerne struje nominalnog napona od 3 kV neće omogućiti racionalno rješenje pitanja povećanja nosivost pruga povećanjem težine vozova i njihove brzine.kretanja. Najjednostavniji proračuni su pokazali da bi pri vožnji voza težine 10.000 tona na usponu od 10‰ brzinom od 50 km/h vučna struja električnih lokomotiva bila veća od 6000 A. To bi zahtijevalo povećanje poprečnog presjeka. kontaktnih žica, kao i češća lokacija vučnih trafostanica. Nakon poređenja oko dvjesto opcija za kombinacije vrste struje i vrijednosti napona, odlučeno je da najbolja opcija je elektrifikacija na jednosmernu ili naizmeničnu (50 Hz) struju napona 20 kV. Prvi sistem u to vrijeme nije bio testiran nigdje u svijetu, a drugi je, iako vrlo malo, proučavan. Stoga je na prvoj Svesaveznoj konferenciji o elektrifikaciji željeznica donesena odluka da se izgradi pilot dionica elektrificirana naizmjeničnom strujom (50 Hz) napona 20 kV. Bilo je potrebno napraviti električnu lokomotivu za ispitivanje koja bi otkrila prednosti i nedostatke električnih lokomotiva na naizmjeničnu struju u normalnim uvjetima rada.

Električna lokomotiva OR22 - prva AC električna lokomotiva u SSSR-u

Godine 1938. stvorena je električna lokomotiva OR22 (monofazna sa živinim ispravljačem, 22 - opterećenje od kotača na šinama, u tonama). Šematski dijagram električne lokomotive (transformator-ispravljač-TED, odnosno s regulacijom napona na niskoj strani) pokazao se toliko uspješnim da se počeo koristiti u dizajnu velike većine sovjetskih električnih lokomotiva naizmjenične struje. Na ovom modelu su testirane mnoge druge ideje, koje su kasnije utjelovljene u kasnijim projektima, ali se, nažalost, umiješao rat. Eksperimentalna mašina je rastavljena, njen ispravljač je korišćen na jednosmernoj vučnoj trafostanici. I vratili su se idejama električnih lokomotiva naizmenične struje tek 1954. godine sa serijom NO (ili VL61), već u Novočerkaskoj fabrici električnih lokomotiva.

VL61 (do januara 1963. - N-O - Novočerkask jednofazna) - prva sovjetska serijska električna lokomotiva naizmenične struje

Prva eksperimentalna dionica Ožerelje - Mihajlov - Pavelets elektrificirana je naizmjeničnom strujom (napon 20 kV) 1955-1956. Nakon testiranja odlučeno je da se napon poveća na 25 kV. Rezultati rada eksperimentalne sekcije električne vuče na naizmjeničnu struju Ozherelye - Pavelets Moskovske željeznice omogućili su da se ovaj sistem naizmjenične struje preporuči za široku primjenu na željeznicama SSSR-a (Rezolucija Vijeća ministara SSSR-a br. 1106 od 3. oktobra 1958. godine). Od 1959. godine naizmjenična struja od 25 kV počela je da se uvodi na dugim dijelovima gdje je bila potrebna elektrifikacija, ali u blizini nije bilo mjesta za ispitivanje jednosmjerne struje.

Električna lokomotiva F - AC električna lokomotiva, izgrađena u Francuskoj po narudžbi SSSR-a

Godine 1950-1955 Počelo je prvo, još uvijek oprezno proširenje mjesta elektrifikacije. Započeo je prelazak sa napona od 1500 V na 3000 V na svim prigradskim čvorovima, dalji razvoj prigradski čvorovi, proširenje elektrificiranih vodova na susjedne regionalni centri sa uvođenjem vuče električnih lokomotiva za putničke i teretne vozove. "Ostrva" elektrifikacije pojavila su se u Rigi, Kujbiševu, Zapadni Sibir, Kijev. Od 1956. (koji je) počeo nova faza masovna elektrifikacija željeznica SSSR-a, koja je brzo dovela električnu i dizel vuču sa 15% udjela u transportu 1955. na 85% udjela 1965. godine. Masovna elektrifikacija provedena je uglavnom na već dobro dokazanoj jednosmjernoj struji napona od 3000 V, iako se negdje već počela uvoditi naizmjenična struja frekvencije 50 Hz i napona od 25 kV. Paralelno sa razvojem mreže AC linija, odvijao se i razvoj voznog parka AC. Tako su prvi električni vozovi na naizmjeničnu struju ER7 i ER9 počeli sa radom 1962. godine, a za Željeznicu Krasnojarsk 1959. godine kupljene su francuske električne lokomotive tipa F, jer je proizvodnja sovjetskih električnih lokomotiva na izmjeničnu struju (VL60 i VL80) kasnila.

VL60 (prije januara 1963. - N6O, - Novočerkask 6-osovinska jednofazna) - prva sovjetska glavna električna lokomotiva naizmjenične struje puštena u masovnu proizvodnju.

Uglavnom, vodovi koji su ranije pušteni u rad elektrificirani su jednosmjernom strujom, a kasnije naizmjeničnom strujom. Takođe 90-ih/2000-ih godina došlo je do masovnog prelaska niza vodova sa jednosmerne na naizmeničnu struju. Debata o prednostima sistema nije prestala do danas. U zoru uvođenja naizmjenične struje vjerovalo se da je ovaj sistem napajanja ekonomičniji, ali sada nema jasnog rješenja:
- DC vozni park je jedan i po puta jeftiniji
- specifična potrošnja EPS na brdovitom profilu, tipičnom za veći dio naše zemlje, manji je za 30%.
Na ovaj ili onaj način, novi vodovi elektrifikacije sada se grade samo na naizmjeničnu struju, a neki stari se također pretvaraju iz jednosmjerne u naizmjeničnu struju. Jedini slučaj u istoriji elektrifikacije sovjetskih i ruskih železnica kada je deonica prebačena sa naizmenične struje u jednosmernu dogodio se 1989. godine na Paveletskom pravcu Moskovske železnice. Nakon elektrifikacije jednosmjerne struje dionice Rybnoye - Uzunovo, dionica Ozherelye - Uzunovo (povijesno prva magistralna linija naizmjenične struje) prebačena je sa naizmjenične struje na jednosmjernu:

braća blizanci: lokomotiva VL10 (DC) i VL80 (AC)

Inače, sada postoji tendencija ka uvođenju pouzdanijih i ekonomičnijih asinhronih vučnih motora (ugrađuju se na lokomotive nove generacije EP20, ES10, 2TE25A). Dakle, u vrlo dalekoj budućnosti, zbog prelaska na takve TED-ove, moći će se potpuno napustiti jednosmjerna struja. Do sada su se savršeno koristile obje vrste struje:

4ES5K "Ermak" (izmjenična struja) i 3ES4K "Donchak" (jednosmjerna struja)

Ostaje da se razjasni poslednje pitanje. Raznolikost sistema napajanja uslovila je pojavu priključnih tačaka (strujni sistemi, naponski sistemi, sistemi strujnih frekvencija). Istovremeno, pojavilo se nekoliko opcija za rješavanje pitanja organizacije saobraćaja kroz takve tačke. Pojavila su se tri glavna pravca:
1) Opremanje priključne stanice prekidačima koji omogućavaju dovod jedne ili druge vrste struje u pojedine dijelove kontaktne mreže. Na primjer, dolazi voz sa DC električnom lokomotivom, a zatim se ova električna lokomotiva odvaja i odlazi u okretni depo ili slijepu ulicu za skladištenje lokomotiva. Kontaktna mreža na ovom kolosijeku je prebačena na naizmjeničnu struju, ovdje dolazi električna lokomotiva naizmjenične struje i dalje vozi vlak. Nedostatak ove metode je što poskupljuje elektrifikacija i održavanje uređaja za napajanje, a zahtijeva i promjenu lokomotive i prateće dodatne materijalne, organizacijske i vremenske troškove. Istovremeno, potrebno je značajno vrijeme ne toliko za promjenu električne lokomotive koliko za testiranje kočnica

EP2K (jednosmjerna struja) i iza EP1M (naizmjenična struja) na priključnoj stanici Uzunovo

2) 2. Upotreba višesistemskih voznih sredstava (u ovom slučaju dvosistemskih – iako u Evropi, na primjer, postoje i četverosistemske lokomotive). U tom slučaju, povezivanje preko kontaktne mreže može se obaviti izvan stanice. Ova metoda vam omogućava da prođete pristajanje bez zaustavljanja (iako, u pravilu, na obali). Upotreba dvosistemskih putničkih električnih lokomotiva smanjuje vrijeme putovanja putničkih vozova i ne zahtijeva promjenu lokomotive. Ali cijena takvih električnih lokomotiva je veća. Takve električne lokomotive su i skuplje za rad. Osim toga, višesistemske električne lokomotive imaju veću težinu (što je, međutim, od malog značaja za željeznicu, gdje dodatno balastiranje lokomotiva radi povećanja težine prianjanja nije neuobičajeno).

Lokomotive naizmenične (EP1M) i jednosmerne (ChS7) struje u povratnom depou stanice Uzunovo

3) Upotreba umetka za dizel lokomotivu - ostavljanje između područja sa različitim sistemima napajanja malog vučnog kraka, servisiranog dizel lokomotivama. U praksi se koristi na deonici Kostroma - Galič u dužini od 126 km: u Kostromi jednosmerna struja (=3 kV), u Galiču - naizmenična struja (~25 kV). Vozovi Moskva-Habarovsk i Moskva-Sharya, kao i vozovi Samara-Kinel-Orenburg voze u tranzitu (dizel lokomotiva je povezana sa putničkim vozovima u Samari i sa teretnim vozovima u Kinelu). U Samari i Kinelu postoji jednosmerna struja (=3 kV), u Orenburgu - naizmenična struja (~25 kV), vozovi prolaze u tranzitu za Orsk, Alma-Atu, Biškek. Ovim načinom „pristajanja“ značajno su pogoršani uvjeti rada pruge: udvostručeno je vrijeme parkiranja vozova, a smanjena je efikasnost elektrifikacije zbog održavanja i smanjene brzine dizel lokomotiva.

Sovjetska dvosistemska teretna električna lokomotiva VL82 M

U praksi se uglavnom susrećemo s prvom metodom - sa priključnim stanicama za vučne tipove. Recimo, ako putujem iz Saratova za Moskvu, takva stanica će biti Uzunovo, ako za Sankt Peterburg - Rjazanj-2, ako za Samara - Syzran-1, ali ako za Soči ili Adler - Goryachiy Klyuch (od strane Inače, uvek me je iznenadila činjenica da u Sočiju još uvek koristi jednosmernu struju, iako su sve severnokavkaske železnice u pauzi - ali tamo kažu da je potrebno negde proširiti tunele da bi se prešlo na prekid, postoje općenito problemi).

Najnovija ruska dvosistemska putnička električna lokomotiva EP20

P.S. Malo pojašnjenje. Pored mojih fotografija (u boji), u postu je korišten i materijal sa Wikipedije!

Elektrifikacija željeznica

Elektrifikacija željeznice- skup aktivnosti koje se obavljaju na željezničkoj dionici kako bi se na njoj omogućilo korištenje električnih šinskih vozila: električne lokomotive, električne dionice ili električni vozovi.

Električne lokomotive se koriste za vuču vozova na elektrificiranim dionicama željeznice. Kao prigradski prijevoz koriste se električne dionice ili električni vozovi.

Sistemi elektrifikacije

Sistemi elektrifikacije se mogu klasifikovati:

po vrsti provodnika:
- sa kontaktnom mrežom
- sa kontaktnom šinom
po naponu
po vrsti struje:
- naizmjenična struja
  - frekvencija struje
  - broj faza

Obično se koristi jednosmjerna (=) ili jednofazna naizmjenična (~) struja. U ovom slučaju šinski kolosijek djeluje kao jedan od provodnika.

Za korištenje trofazne struje potrebno je vješanje najmanje dvije kontaktne žice, koje se ni u kom slučaju ne bi smjele dodirivati (kao trolejbus), tako da ovaj sistem nije zaživio, prvenstveno zbog složenosti prikupljanja struje pri velikim brzinama.

Kada se koristi istosmjerna struja, napon u mreži se održava dovoljno niskim da se elektromotori direktno uključe. Kada se koristi naizmjenična struja, bira se mnogo veći napon jer se na električnoj lokomotivi napon može lako smanjiti pomoću transformatora.

DC sistem

U ovom sistemu, DC vučni motori se napajaju direktno iz kontaktne mreže. Regulacija se vrši spajanjem otpornika, preuređivanjem motora i slabljenjem pobude. Posljednjih desetljeća, pulsna regulacija je postala široko rasprostranjena, omogućavajući izbjegavanje gubitaka energije u otpornicima.

Pomoćni elektromotori (pogon kompresora, ventilatori i sl.) obično se takođe napajaju direktno iz kontaktne mreže, tako da su veoma veliki i teški. U nekim slučajevima se za njihovo napajanje koriste rotirajući ili statički pretvarači (na primjer, električni vozovi ER2T, ED4M, ET2M koriste motor-generator koji pretvara jednosmjernu struju 3000 V u trofazni 220 V 50 Hz).

On Željeznice Rusije i zemlje prve Sovjetski savez područja elektrificirana od strane DC sistem, sada uglavnom koriste napon = 3000 V (u starim dijelovima - = 1500 V). Početkom 70-ih godina u SSSR-u su vršena praktična istraživanja na Zakavkaskoj željeznici s mogućnošću elektrifikacije jednosmjernom strujom napona = 6000 V, ali su kasnije sve nove dionice elektrificirane naizmjeničnom strujom višeg napona.

Jednostavnost električne opreme na lokomotivi, mala specifična težina i visoka efikasnost doveli su do široke upotrebe ovog sistema u rani period elektrifikacija.

Nedostatak ovog sistema je relativno nizak napon kontaktne mreže, pa je za prenos iste snage potrebna veća struja u odnosu na sisteme višeg napona. Ovo prisiljava:

koristiti veći ukupni poprečni presjek kontaktnih žica i dovodnih kabela;
povećati kontaktnu površinu s pantografom električne lokomotive povećanjem broja žica u nadzemnoj kontaktnoj mreži na 2 ili čak 3 (na primjer, na nagibima);
smanjiti udaljenosti između trafostanica kako bi se minimizirali gubici struje u žicama, što dodatno dovodi do povećanja troškova same elektrifikacije i održavanja sistema (iako su trafostanice automatizirane, zahtijevaju održavanje). Udaljenost između trafostanica u jako opterećenim područjima, posebno u teškim planinskim uslovima, može biti svega nekoliko kilometara.

Tramvaji i trolejbusi koriste konstantan napon = 550 (600) V, metro = 750 (825) V.

Sistem naizmenične struje smanjene frekvencije

U broju evropske zemlje(Njemačka, Švicarska itd.) koristi se jednofazni sistem naizmjenične struje 15 kV 16⅔ Hz, au SAD na starim vodovima 11 kV 25 Hz. Smanjena frekvencija omogućava upotrebu AC motora sa četkanjem. Motori se napajaju iz sekundarnog namota transformatora bez ikakvih pretvarača. Pomoćni elektromotori (za kompresore, ventilatore, itd.) su također obično komutatorski motori, napajani iz zasebnog namota transformatora.

Nedostatak sistema je potreba za pretvaranjem trenutne frekvencije na trafostanicama ili izgradnjom zasebnih elektrana za željeznicu.

Frekvencijski AC sistem

Upotreba struje industrijske frekvencije je najekonomičnija, ali je njena implementacija naišla na mnoge poteškoće. U početku su koristili komutatorske motore na izmjeničnu struju, pretvarače motore-generatore (monofazni sinhroni elektromotor plus DC vučni generator, od kojih su radili DC vučni motori) i rotacione frekventne pretvarače (koji osiguravaju struju za asinhrone vučne motore). Komutatorski elektromotori slabo su radili na struji industrijske frekvencije, a rotirajući pretvarači su bili preteški i neekonomični.

Sistem jednofaznih strujnih frekvencija snage (25 kV 50 Hz) počeo je da se široko koristi tek nakon stvaranja u Francuskoj 1950-ih električnih lokomotiva sa statičkim živinim ispravljačima (ignitroni; kasnije su zamijenjeni modernijim silicijumskim ispravljačima - za ekološki i ekonomski razlozi); zatim se ovaj sistem proširio na mnoge druge zemlje (uključujući SSSR).

Prilikom ispravljanja jednofazne struje rezultat nije jednosmjerna, već pulsirajuća struja, stoga se koriste posebni motori pulsirajuće struje, a krug sadrži reaktore za glađenje (prigušnice) koji smanjuju talasanje struje i otpornike za prigušenje konstantne pobude spojene u paralelno sa pobudnim namotajima motora i propuštanjem naizmjenične komponente pulsirajuće struje, što samo uzrokuje nepotrebno zagrijavanje namotaja.

Za pogon pomoćnih mašina koriste se ili motori pulsirajuće struje, napajani iz zasebnog namota transformatora (vlastiti namotaj) kroz ispravljač, ili industrijski asinhroni elektromotori, napajani iz razdjelnika faza (ova shema je bila uobičajena na francuskim i američkim električnim lokomotivama , a sa njih je prebačen na sovjetske) ili kondenzatore za pomicanje faze (koristi se, posebno, na ruskim električnim lokomotivama VL65, EP1, 2ES5K).

Nedostaci sistema su značajne elektromagnetne smetnje za komunikacione linije, kao i neravnomerno opterećenje faza eksternog elektroenergetskog sistema. Da bi se povećala ujednačenost faznih opterećenja u kontaktnoj mreži, sekcije sa različitim fazama se izmjenjuju; Između njih su raspoređeni neutralni umetci - kratki, nekoliko stotina metara dugi, dijelovi kontaktne mreže, koje vozni park prolazi sa ugašenim motorima, po inerciji. Napravljeni su tako da pantograf ne premošćuje jaz između sekcija pod visokim linearnim (faza-faza) naponom u trenutku prelaska sa žice na žicu. Prilikom zaustavljanja na neutralnom umetku, napon mu se može dovesti iz prednjeg dijela kontaktne mreže.

Ruske željeznice i zemlje bivšeg Sovjetskog Saveza, elektrificirane od strane AC sistem koristiti napon ~25 kV(tj. ~25000 V) frekvencija 50 Hz.

Povezivanje sistema napajanja

Električne lokomotive različiti sistemi struja na priključnoj stanici

Dvosistemska električna lokomotiva VL82M