راه آهن برقی نکاتی در مورد حمل و نقل ریلی: در مورد برق رسانی راه آهن در اتحاد جماهیر شوروی و انواع جریانات در شبکه های تماس - yelkz

شبکه راه آهن فدراسیون روسیهبسیار گسترده این شامل چندین بخش بزرگراه است که متعلق به شرکت راه آهن روسیه است. در همان زمان، تمام جاده های منطقه ای به طور رسمی شعبه های راه آهن روسیه هستند، در حالی که خود شرکت به عنوان یک انحصار در روسیه عمل می کند:

این جاده از قلمرو مناطق ایرکوتسک و چیتا و جمهوری های بوریاتیا و ساخا-یاکوتیا می گذرد. طول بزرگراه 3848 کیلومتر است.

این جاده از دو جهت عرضی موازی می گذرد: مسکو - نیژنی نووگورود - کیروف و مسکو - کازان - یکاترینبورگ که توسط صخره ها به هم متصل می شوند. این جاده مناطق مرکزی، شمال غربی و شمالی روسیه را به منطقه ولگا، اورال و سیبری متصل می کند. جاده گورکی با راه آهن هم مرز است: مسکو (خیابان پتوشکی و چروستی)، سوردلوفسک (خیابان چپتسا، دروژینینو)، شمالی (خیابان نوکی، سوسولووکا، سوچا)، کویبیشف (خیابان کراسنی اوزل، تسیلنا). طول کل راه اندازی شده 12066 کیلومتر است. طول خطوط راه آهن اصلی 7987 کیلومتر است.

این راه آهن از قلمرو پنج نهاد تشکیل دهنده فدراسیون روسیه - سرزمین های پریمورسکی و خاباروفسک، آمور و مناطق خودمختار یهودی، و جمهوری سخا (یاکوتیا) عبور می کند. منطقه خدمات آن همچنین شامل مناطق ماگادان، ساخالین، کامچاتکا و چوکوتکا - بیش از 40٪ از خاک روسیه است. طول عملیاتی - 5986 کیلومتر.

راه‌آهن ترانس بایکال در جنوب شرقی روسیه، در سراسر قلمرو سرزمین ترانس بایکال و منطقه آمور اجرا می‌شود، در نزدیکی مرز جمهوری خلق چین قرار دارد و تنها گذرگاه راه‌آهن مستقیم زمینی در روسیه را از طریق ایستگاه زابایکالسک دارد. طول عملیاتی - 3370 کیلومتر.

راه آهن سیبری غربی از قلمرو مناطق Omsk، Novosibirsk، Kemerovo، Tomsk عبور می کند. قلمرو آلتایو تا حدی جمهوری قزاقستان. طول مستقر خطوط اصلی بزرگراه 8986 کیلومتر و طول عملیاتی 5602 کیلومتر است.

این جاده در شرایط ژئوپلیتیکی خاص عمل می کند. کالینینگراد کوتاه ترین راه از مرکز روسیه به کشورها است اروپای غربی. جاده ندارد مرزهای مشترکبا راه آهن روسیه طول بزرگراه مستقر 1100 کیلومتر، طول خطوط اصلی بیش از 900 کیلومتر است.

بزرگراه از چهار منطقه اصلی می گذرد - منطقه کمرووخاکاسیا، منطقه ایرکوتسکو قلمرو کراسنویارسک که بزرگراه های ترانس سیبری و سیبری جنوبی را به هم متصل می کند. از نظر تصویری، این یک پل بین بخش اروپایی روسیه است شرق دورو آسیا طول عملیاتی جاده کراسنویارسک 3160 کیلومتر است. طول کل- 4544 کیلومتر.

این راه آهن از منطقه مسکو تا کوهپایه های اورال امتداد دارد و مرکز و غرب فدراسیون روسیه را با مناطق بزرگ اجتماعی-اقتصادی اورال، سیبری، قزاقستان و آسیای مرکزی. این جاده از دو خط تقریباً موازی تشکیل شده است که از غرب به شرق می گذرد: کوستاروکا - اینزا - اولیانوفسک و ریاژسک - سامارا که در ایستگاه چیشما به هم متصل می شوند و یک خط دو مسیری را تشکیل می دهند که به سرشاخه ها ختم می شود. کوه های اورال. دو خط دیگر از جاده Ruzaevka - Penza - Rtishchevo و Ulyanovsk - Syzran - Saratov از شمال به جنوب کشیده شده است.

در مرزهای کنونی، راه آهن مسکو در سال 1959 در نتیجه ادغام کامل و جزئی شش جاده: مسکو-ریازان، مسکو-کورسک-دونباس، مسکو-اوکروژنایا، مسکو-کیف، کالینین و سورنایا سازماندهی شد. طول مستقر 13000 کیلومتر، طول عملیاتی 8800 کیلومتر است.

بزرگراه Oktyabrskaya از قلمرو یازده موضوع فدراسیون روسیه - لنینگراد، پسکوف، نووگورود، ولوگدا، مورمانسک، ترور، مسکو، مناطق یاروسلاول، شهرهای مسکو و سنت پترزبورگ و جمهوری کارلیا عبور می کند. طول عملیاتی - 10143 کیلومتر.

راه آهن ولگا (ریازان-اورال) در جنوب شرقی بخش اروپایی روسیه در منطقه ولگا پایین و میانه دان واقع شده است و قلمروهای ساراتوف، ولگوگراد و آستاراخان و همچنین چندین منطقه را پوشش می دهد. ایستگاه های واقع در مناطق روستوف، سامارا و قزاقستان. طول جاده 4191 کیلومتر است.

این بزرگراه بخش های اروپایی و آسیایی روسیه را به هم متصل می کند، از غرب به شرق به طول یک و نیم هزار کیلومتر امتداد دارد و از آن عبور می کند. دایره قطب شمال. از نیژنی تاگیل، پرم، یکاترینبورگ، سورگوت، تیومن عبور می کند. همچنین Khanty-Mansiysk و Yamalo-Nenets را ارائه می دهد مناطق خودمختار. طول عملیاتی - 7154 کیلومتر. طول مستقر 13853 کیلومتر است.

این بزرگراه از مرکز روسیه سرچشمه می گیرد و تا شمال این کشور امتداد دارد. بیشتر بزرگراه شمالی در شرایط سخت اداره می شود شمال دورو قطب شمال. طول مستقر 8500 کیلومتر است.

در منطقه خدمات جاده 11 نهاد تشکیل دهنده فدراسیون روسیه جنوب وجود دارد. منطقه فدرال، مستقیماً با اوکراین، گرجستان و آذربایجان هم مرز است. طول عملیاتی بزرگراه 6358 کیلومتر است.

راه آهن جنوب شرقی موقعیت مرکزی را در شبکه راه آهن اشغال می کند و مناطق شرقی و اورال را با مرکز و همچنین مناطق شمال، شمال غرب و مرکز را به هم متصل می کند. قفقاز شمالی، اوکراین و ایالات ماوراء قفقاز. جاده جنوب شرقی با خطوط راه آهن مسکو، کویبیشف، قفقاز شمالی و جنوب اوکراین هم مرز است. طول عملیاتی - 4189 کیلومتر.

راه‌آهن اورال جنوبی در دو بخش از جهان - در محل اتصال اروپا و آسیا واقع شده است. این شامل شاخه های چلیابینسک، کورگان، اورنبورگ و کارتالینسکی است. چندین خط راه آهن خط اصلی از قلمرو قزاقستان عبور می کند. جاده جنوب شرقی با خطوط راه آهن مسکو، کویبیشف، قفقاز شمالی و جنوب اوکراین هم مرز است. طول عملیاتی - 4189 کیلومتر. طول مستقر بیش از 8000 کیلومتر است.

یکی از ویژگی های حمل و نقل ریلی در روسیه نسبت بالای جاده های برقی است. از نظر طول بزرگراه های برقی در پایان سال 2014، روسیه رتبه اول را در جهان دارد - 43.4 هزار کیلومتر (چین دوم - 38.5 هزار کیلومتر) - چیزی حدود نیمی از جاده های عمومی. خب، این واقعیت که بسیاری از بزرگراه ها برق دار هستند، به طور کلی برای هیچکس یک راز نیست، اما این واقعیت که انواع مختلف جریان ها در شبکه های تماسی استفاده می شود برای بسیاری تعجب آور است. با این وجود، واقعیت این است که شبکه های تماس از یک ثابت استفاده می کنند برقبا ولتاژ نامی 3 کیلو ولت یا جریان متناوب تک فاز فرکانس صنعتی 50 هرتز با ولتاژ نامی 25 کیلو ولت. من خودم در مورد آن صحبت می کنم مدت زمان طولانیمن در مورد آن فکر نکردم - وقتی سومین گروه ایمنی الکتریکی را دریافت کردم متوجه شدم (کار در یک دفتر مرتبط با راه آهن روسیه به نحوی من را ملزم به کندوکاو و درک کرد). خوب، به طور کلی، برای مدت طولانی این واقعیت را ("3 کیلو ولت ثابت وجود دارد، تغییر 25 کیلو ولت / 50 هرتز وجود دارد") را مسلم می دانستم - "زیرا از نظر تاریخی پذیرفته شده است." و برای مدتی، من هنوز می خواستم به این سوال بپردازم و به نوعی آن را بفهمم - چرا واقعا اینطور است.

من می خواهم فوراً رزرو کنم - فیزیک منبع تغذیه را خیلی عمیق نمی کنم و خودم را به برخی عبارات کلی محدود می کنم و در جایی عمداً اغراق می کنم. گاهی اوقات به من می گویند که دارم ساده می کنم - اما کارشناسان می خوانند و می فهمند که "همه چیز اشتباه است" آنجا. من از این موضوع آگاه هستم، اما کارشناسان از قبل می دانند که من در مورد چه چیزی می نویسم - و بعید است که چیز جدیدی برای خود بیاموزند.

بنابراین، در واقع، ما باید با این واقعیت شروع کنیم که برای اولین بار استفاده از برق به عنوان منبع انرژی برای کشش قطار در یک نمایشگاه صنعتی در برلین در سال 1879 نشان داده شد، جایی که مدلی از یک راه آهن الکتریکی ارائه شد. قطاری متشکل از یک لوکوموتیو 2.2 کیلوواتی و سه واگن که هر یک تا 6 مسافر را در خود جای می‌داد، در امتداد بخشی به طول کمتر از 300 متر با سرعت 7 کیلومتر در ساعت حرکت می‌کرد. خالقان نوع جدیدی از کشش، دانشمند، مخترع و صنعتگر مشهور آلمانی، ارنست ورنر فون زیمنس (ورنر فون زیمنس، 1816-1892) و مهندس هالسکه بودند. در آغاز قرن بیستم، هیچ شکی در مورد اثربخشی کشش الکتریکی وجود نداشت. در مدت کوتاهی در کشورهای مختلفچندین پروژه برقی سازی راه آهن اجرا شده است. در مرحله اول، برق رسانی در آن اعمال شد مناطق کوهستانیدر خطوط با مشخصات سنگین، با تعداد زیادی تونل، و همچنین در بخش های حومه شهر، به عنوان مثال. در مناطقی که مزایای کشش الکتریکی آشکار بود.

اولین راه آهن برقی در اتحاد جماهیر شوروی در 6 ژوئیه 1926 در بخش باکو - سابونچی - سوراخانی افتتاح شد.

بر این اساس، دو حوزه اصلی استفاده از برق‌رسانی وجود دارد: ارتباطات حومه‌ای و بزرگراه‌های کوهستانی. من می خواهم در مورد ارتباطات حومه ای (ماهیت قطارهای الکتریکی) به طور جداگانه صحبت کنم، اما در حال حاضر فقط باید توجه داشت که ارتباطات راه آهن حومه از نظر برق رسانی در اتحاد جماهیر شوروی اولویت داشت (در امپراتوری روسیهآنها وقت نداشتند این پروژه را به ذهن بسپارند - اولین مورد دخالت کرد جنگ جهانیو انقلاب)، اما در اتحاد جماهیر شوروی آن را در مقیاس بزرگ گرفتند (البته طرح GOELRO در اینجا کمک زیادی کرد) - قطارهای برقی شروع به جایگزینی قطارهای حومه ای با موتور بخار کردند.

یک سیستم DC با ولتاژ نامی 1500 ولت به عنوان سیستم منبع تغذیه در نظر گرفته شد.سیستم DC انتخاب شد زیرا با AC تکفاز، به دلیل نیاز به نصب ترانسفورماتور روی آنها، به موتورهای سنگین تر و گرانتر نیاز است. علاوه بر این، موتورهای کششی DC با وجود مساوی بودن سایر موارد، گشتاور بیشتری دارند و در مقایسه با موتورهای جریان تک فاز برای راه اندازی مناسب تر هستند. این امر به ویژه برای خودروهای موتوری که در مناطق حومه شهر با آن کار می کنند بسیار مهم است تعداد زیادینقاط توقفی که در هنگام شروع به کار شتاب بالایی لازم است. ولتاژ 1500 ولت به این دلیل انتخاب شد که در مقایسه با سیستم 600-800 ولت (که برای برق رسانی ترامواها و واگن برقی ها استفاده می شود) برای شبکه تماس به مس بسیار کمتری نیاز است. در همان زمان، ایجاد تجهیزات الکتریکی قابل اعتماد برای یک ماشین موتوری امکان پذیر شد، که در آن زمان نمی توان با ولتاژ 3000 ولت انتظار داشت (اولین خطوط حومه برقی شده با جریان مستقیم 3000 ولت تنها در سال 1937 ظاهر شدند. اما بعداً تمام خطوط قبلاً ساخته شده به چنین ولتاژی منتقل شدند).

قطارهای الکتریکی C - اولین خانواده قطارهای شوروی که از سال 1929 تولید شد

به موازات توسعه ارتباطات حومه شهر در 1932-1933. کشش برقی در راه آهن اصلی خاشوری - زستاپونی (63 کیلومتر) در گردنه سنگین سورم راه اندازی شد. در اینجا برخلاف مسکو و باکو از کشش الکتریکی برای حمل و نقل بار و مسافر استفاده می شد. برای اولین بار، لوکوموتیوهای الکتریکی در خطوط راه آهن اتحاد جماهیر شوروی شروع به کار کردند (در واقع، در محل استفاده، آنها را "لوکوموتیوهای برقی سورامی" یا "لوکوموتیوهای برقی نوع سورامی" نامیدند):

لوکوموتیو الکتریکی C (سورامی) - جد گروه لوکوموتیوهای برقی سورام ساخته شده توسط آمریکایی ها جنرال الکتریک برای اتحاد جماهیر شوروی

ویژگی اصلی تمامی لکوموتیوهای برقی از نوع سورامی وجود سکوهای انتقالی در انتهای بدنه بود که طبق استانداردهایی که در آن زمان وجود داشت برای تمامی لکوموتیوهای برقی دارای تجهیزات الکتریکی جهت کار بر روی CME الزامی بود. قسمت خدمه لوکوموتیو از دو بوژی سه محوره مفصلی تشکیل شده است (فرمول محوری 0-3 0-0 + 0-3 0-0). بدنه واگن با قاب اصلی باربر. تعلیق فنری عمدتاً بر روی فنرهای برگ ساخته می شود. تعلیق موتور کششی - پشتیبانی محوری.

لوکوموتیو الکتریکی С С (سورامسکی شوروی) - اولین لوکوموتیو الکتریکی DC ساخته شده در اتحاد جماهیر شوروی تحت مجوز GE

و در اینجا باید یک نکته مهم را بیان کنیم. در مقابل لوکوموتیوهای بخار که موتور آن است ماشین بخار، حمل و نقل ریلی نسل های بعدی با موتورهای الکتریکی شروع به کار کرد: به اصطلاح TED (موتورهای کششی) - به هر حال، برای بسیاری مشخص نیست که TED ها هم در لوکوموتیوهای الکتریکی / قطارهای الکتریکی و هم در دیزل استفاده می شوند. لوکوموتیوها (این دومی به سادگی TED های قرار داده شده در دیزل ژنراتور لوکوموتیو را تغذیه می کند). بنابراین، در سپیده دم برق رسانی راه آهن، تنها TED های جریان مستقیم استفاده شد. این به خاطر آنهاست ویژگی های طراحی، توانایی تنظیم سرعت و گشتاور در محدوده وسیع با وسایل نسبتاً ساده، توانایی کار با اضافه بار و غیره. از نظر فنی، ویژگی های الکترومکانیکی موتورهای DC برای اهداف کششی ایده آل هستند. موتورهای AC (ناهمزمان، سنکرون) دارای چنین ویژگی هایی هستند که بدون وسایل تنظیم خاص استفاده از آنها برای کشش الکتریکی غیرممکن می شود. چنین کنترل هایی در مرحله اولیههنوز برق وجود نداشته است، و بنابراین، به طور طبیعی، جریان مستقیم در سیستم های منبع تغذیه کششی استفاده می شود. پست های کششی ساخته شد که هدف آن کاهش ولتاژ متناوب شبکه تغذیه به مقدار لازم و اصلاح آن است. تبدیل به ثابت

VL19 - اولین لوکوموتیو الکتریکی تولید انبوه که طراحی آن در اتحاد جماهیر شوروی ایجاد شد.

اما استفاده از شبکه تماس جریان مستقیم مشکل دیگری ایجاد کرد - مصرف زیاد مس در شبکه تماس (در مقایسه با جریان متناوب)، زیرا برای انتقال توان بالا (قدرت برابر است با حاصلضرب جریان و ولتاژ) ولتاژ ولتاژ ثابت، لازم است یک قدرت جریان زیادی ارائه شود، خوب، یعنی به سیم بیشتر و سطح مقطع بزرگتر نیاز دارید (ولتاژ بدون تغییر است - باید مقاومت را کاهش دهید).

VL22M - اولین لوکوموتیو برقی در مقیاس بزرگ شوروی و آخرین نماینده لوکوموتیوهای سورامی

در اواخر دهه 1920، زمانی که آنها تازه شروع به برق انداختن گذرگاه سورامسکی می کردند، بسیاری از کارشناسان به خوبی می دانستند که در آینده کشش الکتریکی در جریان مستقیم با ولتاژ نامی 3 کیلو ولت به طور منطقی مشکل افزایش ظرفیت حمل را حل نخواهد کرد. خطوط با افزایش وزن قطارها و سرعت حرکت آنها. ساده ترین محاسبات نشان داد که هنگام رانندگی قطاری با وزن 10000 تن با افزایش 10 ‰ با سرعت 50 کیلومتر در ساعت، جریان کشش لکوموتیوهای الکتریکی بیش از 6000 A خواهد بود. این امر مستلزم افزایش سطح مقطع است. سیم های تماس، و همچنین مکان مکرر پست های کششی. پس از مقایسه حدود دویست گزینه برای ترکیبی از نوع مقادیر جریان و ولتاژ، تصمیم گرفته شد که بهترین گزینهالکتریسیته در جریان مستقیم یا متناوب (50 هرتز) با ولتاژ 20 کیلو ولت است. سیستم اول در آن زمان در هیچ جای دنیا آزمایش نشد و دومی اگرچه بسیار کم بود اما مورد مطالعه قرار گرفت. بنابراین، در اولین کنفرانس اتحادیه سراسری در مورد برق رسانی راه آهن، تصمیم گرفته شد که یک بخش آزمایشی برق دار در جریان متناوب (50 هرتز) با ولتاژ 20 کیلو ولت ساخته شود. نیاز به ایجاد یک لوکوموتیو الکتریکی برای آزمایش بود که مزایا و معایب لوکوموتیوهای الکتریکی AC را در عملکرد عادی آشکار می کرد.

لوکوموتیو الکتریکی OR22 - اولین لوکوموتیو الکتریکی AC در اتحاد جماهیر شوروی

در سال 1938، لوکوموتیو الکتریکی OR22 ایجاد شد (تک فاز با یکسو کننده جیوه، 22 - بار از چرخ های روی ریل، به تن). نمودار مدار یک لوکوموتیو الکتریکی (ترانسفورماتور-یکسو کننده-TED، یعنی با تنظیم ولتاژ در سمت پایین) آنقدر موفق بود که در طراحی اکثریت قریب به اتفاق لوکوموتیوهای برقی AC شوروی استفاده شد. بسیاری از ایده های دیگر بر روی این مدل آزمایش شدند که سپس در پروژه های بعدی تجسم یافتند، اما متأسفانه جنگ بیشتر مداخله کرد. ماشین آزمایشی برچیده شد، یکسو کننده آن در یک پست کشش DC استفاده شد. و آنها تنها در سال 1954 با یک سری NO (یا VL61) که قبلاً در کارخانه لوکوموتیو برقی نووچرکاسک وجود داشت، به ایده های لوکوموتیوهای الکتریکی AC بازگشتند.

VL61 (تا ژانویه 1963 - N-O - Novocherkassk تک فاز) - اولین لوکوموتیو الکتریکی AC سریال شوروی

سایت آزمایشی Ozherelye - Mikhailov - Pavelets اولین بار بود که در سالهای 1955-1956 بر روی جریان متناوب (ولتاژ 20 کیلو ولت) برق گرفت. پس از انجام تست، تصمیم بر این شد که ولتاژ به 25 کیلو ولت افزایش یابد. نتایج عملیات بخش آزمایشی کشش الکتریکی بر روی جریان متناوب Ozherelye - Pavelets راه آهن مسکو این امکان را فراهم کرد که این سیستم جریان متناوب را برای اجرای گسترده در راه آهن اتحاد جماهیر شوروی توصیه کند (فرمان شورای وزیران اتحاد جماهیر شوروی). شماره 1106 3 اکتبر 1958). از سال 1959، 25 کیلو ولت AC در بخش های طولانی که نیاز به برق رسانی بود، شروع شد، اما هیچ محدوده DC در نزدیکی وجود نداشت.

لوکوموتیو برقی F - لوکوموتیو برقی AC، ساخته شده در فرانسه به دستور اتحاد جماهیر شوروی

در 1950-1955. اولین، هنوز محتاطانه، گسترش محدوده الکتریکی آغاز شد. انتقال از ولتاژ 1500 ولت به 3000 ولت در تمام گره های حومه شهر آغاز شده است. پیشرفتهای بعدیگره های حومه، گسترش خطوط برق دار به همسایه مراکز منطقه ایبا معرفی کشش لکوموتیو برقی برای قطارهای مسافری و باری. "جزایر" برق رسانی در ریگا، در کویبیشف، در سیبری غربی، کیف از سال 1956 (که) آغاز شد مرحله جدیدبرقی‌سازی انبوه راه‌آهن‌های اتحاد جماهیر شوروی، که به سرعت کشش برق و دیزل را از سهم 15 درصدی حمل‌ونقل در سال 1955 به سهم 85 درصدی در سال 1965 رساند. الکتریسیته انبوه عمدتاً بر روی جریان مستقیم ثابت با ولتاژ 3000 ولت انجام شد، اگرچه در جایی جریان متناوب با فرکانس 50 هرتز و ولتاژ 25 کیلو ولت قبلاً معرفی شده بود. به موازات توسعه شبکه خطوط AC، توسعه انبارهای نورد AC نیز انجام شد. بنابراین، اولین قطارهای الکتریکی AC ER7 و ER9 در سال 1962 شروع به کار کردند و برای راه آهن کراسنویارسک در سال 1959، لوکوموتیوهای برقی فرانسوی از نوع F خریداری شدند، زیرا تولید لکوموتیوهای برقی AC شوروی (VL60 و VL80) به تعویق افتاد.

VL60 (تا ژانویه 1963 - N6O، - Novocherkassk 6 محور تک فاز) - اولین لوکوموتیو برقی AC اصلی شوروی که به تولید در مقیاس بزرگ راه اندازی شد.

به طور کلی، خطوطی که قبلاً به بهره برداری رسیده بودند با جریان مستقیم برق می شدند - خطوط بعدی قبلاً با جریان متناوب برق داده شده بودند. همچنین در دهه 90/2000، انتقال گسترده تعدادی از خطوط از جریان مستقیم به جریان متناوب صورت گرفت. بحث در مورد مزایای سیستم ها تاکنون متوقف نشده است. در ابتدای معرفی جریان متناوب، اعتقاد بر این بود که این سیستم منبع تغذیه مقرون به صرفه تر است، اما اکنون هیچ راه حل واضحی وجود ندارد:
- سهام نورد DC یک و نیم برابر ارزان تر است
- مصرف خاص EPS در یک پروفیل تپه ای، معمولی برای اکثر کشور ما، 30٪ کمتر است.
به هر شکلی، خطوط جدید برق رسانی اکنون فقط با جریان متناوب ساخته می شوند و همچنین برخی از خطوط قدیمی از جریان مستقیم به جریان متناوب تبدیل می شوند. تنها مورد در تاریخ برقی‌سازی راه‌آهن‌های شوروی و روسیه که بخشی از جریان متناوب به جریان مستقیم تغییر یافت، در سال 1989 در جهت پاولتسکی راه‌آهن مسکو رخ داد. پس از برق‌رسانی با جریان مستقیم بخش Rybnoye - Uzunovo، بخش Ozherelye - Uzunovo (همان اولین منبع اصلی AC از لحاظ تاریخی) از جریان متناوب به جریان مستقیم تبدیل شد:

برادران دوقلو: لوکوموتیو VL10 (DC) و VL80 (AC)

به هر حال، اکنون روندی به سمت معرفی TEDهای ناهمزمان قابل اعتمادتر و مقرون به صرفه تر وجود دارد (آنها بر روی لوکوموتیوهای نسل جدید EP20، ES10، 2TE25A نصب می شوند). بنابراین در آینده ای بسیار دور، به دلیل گذار به چنین TED هایی، می توان جریان مستقیم را به طور کامل رها کرد. تاکنون، هر دو نوع جریان کاملاً استفاده شده است:

4ES5K "Ermak" (جریان متناوب) و 3ES4K "Donchak" (جریان مستقیم)

برای روشن شدن سوال آخر باقی می ماند. انواع سیستم های منبع تغذیه باعث پیدایش نقاط اتصال (سیستم های جریان، ولتاژ، فرکانس جریان) شد. در همان زمان، چندین گزینه برای حل موضوع ساماندهی ترافیک از طریق چنین نقاطی به وجود آمد. سه حوزه اصلی ظهور کرده است:
1) تجهیزات ایستگاه داک با سوئیچ هایی که اجازه می دهد یک یا نوع دیگری از جریان به بخش های خاصی از شبکه تماس عرضه شود. به عنوان مثال، قطاری با یک لوکوموتیو الکتریکی DC وارد می شود، سپس این لوکوموتیو الکتریکی از هم جدا شده و به سمت انبار بازیافت یا بن بست برای سکونت لکوموتیوها حرکت می کند. شبکه تماس در این مسیر به جریان متناوب تغییر می کند، یک لوکوموتیو الکتریکی جریان متناوب در اینجا حرکت می کند و قطار را بیشتر می راند. عیب این روش افزایش هزینه برق‌رسانی و نگهداری دستگاه‌های منبع تغذیه است و همچنین نیاز به تعویض لوکوموتیو و هزینه‌های اضافی مواد، سازمانی و زمانی مربوطه دارد. در عین حال، تغییر لوکوموتیو برقی به اندازه آزمایش ترمزها زمان زیادی نمی برد.

EP2K (DC) و پشت EP1M (AC) در ایستگاه اتصال Uzunovo

2) 2. استفاده از یک دستگاه نورد چند سیستمی (در این مورد، یک دو سیستم - هر چند در اروپا، به عنوان مثال، لکوموتیوهای چهار سیستم نیز وجود دارد). در این حالت، اتصال از طریق شبکه تماس می تواند در خارج از ایستگاه انجام شود. این روش به شما امکان می دهد بدون توقف از نقاط اتصال عبور کنید (اگرچه، به عنوان یک قاعده، در ساحل). استفاده از لکوموتیوهای برقی مسافربری دو سیستم باعث کاهش زمان حرکت قطارهای مسافربری و عدم نیاز به تعویض لکوموتیو می شود. اما هزینه چنین لوکوموتیوهای برقی بالاتر است. چنین لوکوموتیوهای الکتریکی نیز در عملیات گرانتر هستند. علاوه بر این، لوکوموتیوهای برقی چند سیستمی وزن بیشتری دارند (که البته در راه آهن اهمیت چندانی ندارد، جایی که غیر معمول نیست که لوکوموتیوها به منظور افزایش وزن گرفتن، بالاست شوند).

لوکوموتیوهای AC (EP1M) و DC (ChS7) در انبار بازیافت ایستگاه Uzunovo

3) استفاده از یک درج لوکوموتیو دیزل - ایجاد یک بازوی کششی کوچک که توسط لوکوموتیوهای دیزلی بین بخش ها با سیستم های منبع تغذیه مختلف انجام می شود. در عمل، در بخش کوستروما - گالیچ به طول 126 کیلومتر استفاده می شود: در جریان مستقیم کوستروما (= 3 کیلو ولت)، در گالیچ - جریان متناوب (~ 25 کیلو ولت). قطارهای مسکو - خاباروفسک و مسکو - شریا و همچنین سامارا - کینل - اورنبورگ به صورت ترانزیت حرکت می کنند (لوکوموتیو دیزلی به قطارهای مسافری در سامارا و به قطارهای باری در کینل متصل است). در سامارا و کینل، جریان مستقیم (= 3 کیلو ولت)، در اورنبورگ - جریان متناوب (~ 25 کیلو ولت)، قطارها به ارسک، آلما آتا، بیشکک در حال عبور هستند. با این روش "لنگر"، شرایط عملیاتی خط به طور قابل توجهی بدتر می شود: زمان پارک قطارها دو برابر می شود، راندمان برق رسانی به دلیل تعمیر و نگهداری و کاهش سرعت لوکوموتیوهای دیزل کاهش می یابد.

لوکوموتیو برقی باربری دو سیستم شوروی VL82 M

در عمل، ما عمدتاً اولین روش را ملاقات می کنیم - با ایستگاه هایی برای اتصال انواع رانش. فرض کنید اگر از ساراتوف به مسکو می روم، چنین ایستگاهی Uzunovo خواهد بود، اگر به سنت پترزبورگ - Ryazan-2، اگر به سامارا - Syzran-1، اما اگر در سوچی یا آدلر - Goryachiy Klyuch سوچی هنوز از آن استفاده می کند. جریان مستقیم، اگرچه تمام راه آهن های قفقاز شمالی در حال وقفه هستند - اما آنها می گویند که در آنجا لازم است تونل ها را در جایی برای استراحت گسترش دهیم، به طور کلی مشکلاتی وجود دارد).

جدیدترین لوکوموتیو برقی مسافربری دو سیستم روسی EP20

P.S. شفاف سازی کوچک در پست علاوه بر عکس های خودم (رنگی) از مطالب ویکی پدیا نیز استفاده شده است!

برقی شدن راه آهن

برقی شدن راه آهن- مجموعه اقداماتی که در بخش راه‌آهن انجام می‌شود تا بتوان از نورد الکتریکی روی آن استفاده کرد: لوکوموتیوهای الکتریکی، بخش‌های الکتریکی یا قطارهای الکتریکی.

لوکوموتیوهای الکتریکی برای کشش قطارها در بخش های برقی راه آهن استفاده می شود. بخش های الکتریکی یا قطارهای الکتریکی به عنوان حمل و نقل حومه استفاده می شود.

سیستم های برق رسانی

سیستم های برق رسانی را می توان طبقه بندی کرد:

• نوع هادی ها:
  • با تعلیق تماس
  • با ریل تماسی
• توسط ولتاژ
• بر اساس نوع جریان:
  • جریان متناوب
    • فرکانس فعلی
    • تعداد فازها

معمولاً از جریان متناوب مستقیم (=) یا تک فاز (~) استفاده کنید. در این حالت مسیر راه آهن به عنوان یکی از هادی ها عمل می کند.

استفاده از جریان سه فاز مستلزم تعلیق حداقل دو سیم تماسی است که تحت هیچ شرایطی (مانند ترالی باس) نباید با آنها تماس داشته باشند، بنابراین این سیستم در درجه اول به دلیل دشواری جمع آوری جریان در سرعت های بالا ریشه دوانده است. .

هنگام استفاده از جریان مستقیم، ولتاژ در شبکه به اندازه کافی کم می شود تا موتورهای الکتریکی مستقیماً روشن شوند. هنگام استفاده از جریان متناوب، ولتاژ بسیار بالاتری انتخاب می شود، زیرا در لوکوموتیو الکتریکی می توان ولتاژ را به راحتی با استفاده از ترانسفورماتور کاهش داد.

سیستم DC

در این سیستم موتورهای کششی DC مستقیماً از شبکه تماس تغذیه می شوند. تنظیم با اتصال مقاومت ها، تنظیم مجدد موتورها و تضعیف تحریک انجام می شود. در دهه های اخیر، تنظیم پالس گسترده شده است، که امکان جلوگیری از اتلاف انرژی در مقاومت ها را فراهم می کند.

موتورهای الکتریکی کمکی (درایو کمپرسور، فن ها و غیره) معمولاً مستقیماً از شبکه تماس تغذیه می شوند، بنابراین بسیار بزرگ و سنگین می شوند. در برخی موارد از مبدل های دوار یا استاتیک برای تغذیه آنها استفاده می شود (به عنوان مثال، در قطارهای الکتریکی ER2T، ED4M، ET2M، یک موتور ژنراتور استفاده می شود که جریان مستقیم 3000 ولت را به سه فاز 220 ولت 50 هرتز تبدیل می کند).

در راه آهن روسیهو کشورهای سابق اتحاد جماهیر شورویبخش های برق دار شده توسط سیستم DC، اکنون آنها عمدتاً از ولتاژ = 3000 ولت (در بخش های قدیمی - = 1500 ولت) استفاده می کنند. در اوایل دهه 70، مطالعات عملی در اتحاد جماهیر شوروی در مورد راه آهن ترانس قفقاز با امکان برق رسانی در جریان مستقیم با ولتاژ 6000 ولت انجام شد، اما بعداً تمام بخش های جدید با جریان متناوب ولتاژ بالاتر برق دار شدند.

سادگی تجهیزات الکتریکی روی لوکوموتیو، وزن مخصوص کم و راندمان بالا باعث استفاده گسترده از این سیستم در دوره اولیهبرقی شدن

عیب این سیستم ولتاژ نسبتا کم شبکه تماس است، بنابراین برای انتقال همان توان، جریان بیشتری نسبت به سیستم های ولتاژ بالاتر نیاز است. این نیروها:

• از سطح مقطع کل بزرگتر سیم های تماس و کابل های تغذیه استفاده کنید.
• برای افزایش سطح تماس با پانتوگراف لوکوموتیو الکتریکی با افزایش تعداد سیم ها در تعلیق شبکه تماس تا 2 یا حتی 3 (به عنوان مثال، در آسانسور).
• برای به حداقل رساندن تلفات جریان در سیم ها، فاصله بین پست های کششی را کاهش دهید، که علاوه بر این منجر به افزایش هزینه برق رسانی و تعمیر و نگهداری سیستم می شود (اگرچه پست ها خودکار هستند، اما نیاز به تعمیر و نگهداری دارند). فاصله پست ها در مناطق پرتردد به خصوص در شرایط سخت کوهستانی می تواند تنها چند کیلومتر باشد.

ترامواها، واگن برقی ها از ولتاژ DC = 550 (600) ولت، مترو = 750 (825) ولت استفاده می کنند.

سیستم AC فرکانس کاهش یافته

در یک عدد کشورهای اروپایی(آلمان، سوئیس، و غیره) یک سیستم جریان متناوب تک فاز 15 کیلوولت 16⅔ هرتز و در ایالات متحده آمریکا در خطوط قدیمی 11 کیلو ولت 25 هرتز استفاده می شود. فرکانس کاهش یافته امکان استفاده از موتورهای کلکتور AC را فراهم می کند. موتورها از سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور بدون هیچ مبدل تغذیه می شوند. الکتروموتورهای کمکی (برای کمپرسور، فن ها و غیره) نیز معمولاً جمع کننده هستند که توسط یک سیم پیچ ترانسفورماتور جداگانه تغذیه می شوند.

نقطه ضعف سیستم نیاز به تبدیل فرکانس جریان در پست ها یا ساخت نیروگاه های جداگانه برای راه آهن است.

سیستم AC فرکانس برق

استفاده از جریان فرکانس صنعتی اقتصادی ترین است، اما اجرای آن با مشکلات زیادی روبرو شده است. در ابتدا از موتورهای AC کلکتوری استفاده شد که ژنراتورهای موتور (یک موتور سنکرون تک فاز به اضافه یک ژنراتور کشش DC که موتورهای کششی DC از آن کار می کردند)، مبدل های فرکانس چرخشی (جریان دادن به موتورهای کششی ناهمزمان) استفاده می شد. موتورهای الکتریکی کلکتور در جریان فرکانس صنعتی به خوبی کار نمی کردند و مبدل های چرخشی بسیار سنگین و غیراقتصادی بودند.

سیستم جریان تک فاز فرکانس صنعتی (25 کیلو ولت 50 هرتز) تنها پس از ایجاد لوکوموتیوهای الکتریکی در فرانسه در دهه 1950 با یکسو کننده های جیوه ایستا (ایگنیترون ها؛ بعداً آنها با یکسو کننده های سیلیکونی مدرن جایگزین شدند - به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفت - به دلایل زیست محیطی و اقتصادی)؛ سپس این سیستم به بسیاری از کشورهای دیگر (از جمله اتحاد جماهیر شوروی) گسترش یافت.

هنگام اصلاح یک جریان تک فاز، نه یک جریان مستقیم، بلکه یک ضربان دار معلوم می شود، بنابراین از موتورهای جریان ضربانی خاصی استفاده می شود و مدار دارای راکتورهای صاف کننده (چوک) است که موج های جریان را کاهش می دهد و مقاومت های تضعیف تحریک ثابت را کاهش می دهد. به موازات سیم‌پیچ‌های تحریک موتورها وصل شده و جزء متناوب جریان ضربانی را عبور می‌دهد که فقط باعث گرم شدن غیر ضروری سیم‌پیچ می‌شود.

برای راندن ماشین‌های کمکی، یا از موتورهای جریان ضربانی استفاده می‌شود که توسط یک سیم‌پیچ ترانسفورماتور مجزا (سیم‌پیچ کمکی) از طریق یکسوساز، یا از موتورهای الکتریکی ناهمزمان صنعتی که توسط یک تقسیم‌کننده فاز نیرو می‌گیرند (این طرح در لوکوموتیوهای الکتریکی فرانسوی و آمریکایی رایج بود، استفاده می‌شود. آنها به شوروی منتقل شدند) یا خازن های تغییر فاز (به ویژه در لوکوموتیوهای الکتریکی روسی VL65، EP1، 2ES5K استفاده می شود).

معایب سیستم تداخل قابل توجه الکترومغناطیسی برای خطوط ارتباطی و همچنین بارگذاری ناهموار فازهای سیستم قدرت خارجی است. برای افزایش یکنواختی بار فازها در شبکه تماس، مقاطع با فازهای مختلف متناوب می شوند. درج های خنثی بین آنها چیده شده اند - کوتاه، چند صد متر طول، بخش هایی از شبکه تماس که مواد نورد با موتورهای خاموش عبور می کند، با اینرسی. آنها به گونه ای ساخته شده اند که پانتوگراف در لحظه انتقال از سیم به سیم، شکاف بین بخش ها را تحت ولتاژ خطی بالا (اینترفاز) پل نکند. هنگام توقف در درج خنثی، می توان ولتاژ را از قسمت جلویی شبکه تماس در طول مسیر به آن تامین کرد.

راه آهن روسیهو کشورهای اتحاد جماهیر شوروی سابق، برق گرفته شده توسط سیستم ACاستفاده کنید ولتاژ ~ 25 کیلو ولت(یعنی ~25000 ولت) فرکانس 50 هرتز.

داک کردن سیستم های منبع تغذیه

لکوموتیوهای برقی سیستم های مختلفجریان در ایستگاه داک

لوکوموتیو برقی دو سیستم VL82M

انواع سیستم های منبع تغذیه باعث پیدایش نقاط اتصال (سیستم های جریان، ولتاژ، فرکانس جریان) شد. در همان زمان، چندین گزینه برای حل موضوع ساماندهی ترافیک از طریق چنین نقاطی به وجود آمد. سه منطقه اصلی شناسایی شده است.