En teoretisk guide til elektriske lokomotivsystemer

En teoretisk guide til elektriske lokomotivsystemer

På grund af deres mange forskellige fordele sammenlignet med diesel- og damplokomotivsystemer er elektriske lokomotivsystemer blevet de mest populære og udbredte systemer til trækkraftanlæg.



Med fremkomsten af ​​elektriske elektroniske enheder bruger moderne elektriske trækkraft systemer multilevelomformere for bedre trækkraft som høj nøjagtighed, hurtig respons og højere pålidelighed.


Elektriske lokomotivsystemer

Elektriske lokomotivsystemer





Evalueringen af ​​design af elektromotorer og elektrificeringsteknologier har ikke kun ført til design af højhastighedslokomotiver (metroer og forstæder), men har også øget den samlede energieffektivitet.

Hvad er en elektrisk trækkraft eller et lokomotiv?

En drivkraft, der forårsager fremdrift af et køretøj, kaldes et trækkraft system. Trækkraft systemet er af to forskellige typer: ikke-elektrisk trækkraft system og elektrisk trækkraft system.



Ikke-elektrisk trækkraft system

Trækkraft systemet, der ikke bruger elektricitet på noget tidspunkt i en køretøjs bevægelse, kaldes et ikke-elektrisk trækkraft system. Et sådant trækkraft system anvendes i damplokomotiver, IC-motorer og i maglev tog (højhastighedstog).


Elektrisk trækkraft system

Trækkraft systemet, der bruger elektricitet i alle faser eller nogle faser af en køretøjs bevægelse kaldes et elektrisk trækkraft system.

Elektrisk vs Ikke elektrisk trækkraft

Elektrisk vs Ikke elektrisk trækkraft

I et elektrisk trækkraft system genereres drivkraften til at trække et tog af trækkraftmotorer. Det elektriske trækkraft system kan i vid udstrækning opdeles i to grupper: den ene er selvdrevet og den anden er tredje-jernbanesystemet.

De selvdrevne systemer inkluderer dieselelektriske drev og batteridrevne drev, der kan generere deres egen kraft til at trække toget, mens de tredje skinner eller overhead-ledningssystemer bruger strømmen fra et eksternt distributionsnet eller net, og eksemplerne inkluderer sporveje , trolleybusser og lokomotiver kørt fra luftledninger.

Typer af sporelektrificeringssystemer

Sporelektrificering refererer til den type kildeforsyningssystem, der bruges, mens de elektriske lokomotivsystemer tændes. Det kan være vekselstrøm eller jævnstrøm eller en sammensat forsyning.

Valg af elektrificeringstype afhænger af flere faktorer som tilgængelighed af forsyning, type af et applikationsområde eller af tjenester som by-, forstæder- og hovedlinjetjenester osv.

De tre hovedtyper af elektriske trækkraft systemer, der findes, er som følger:

  1. Jævnstrøm (DC) elektrificeringssystem
  2. Vekselstrøm (AC) elektrificeringssystem
  3. Komposit system.

Jævnstrøm (DC) elektrificeringssystem

Valget af valg af jævnstrømselektrificeringssystem omfatter mange fordele, såsom plads- og vægtovervejelser, hurtig acceleration og opbremsning af jævnstrømsmotorer, lavere omkostninger sammenlignet med vekselstrømssystemer, mindre energiforbrug og så videre.

I denne type system de-eskaleres trefaset strøm fra strømnettet til lav spænding og konverteres til DC af ensrettere og strømelektroniske konvertere .

3. skinnesystem

3. skinnesystem

Denne type jævnstrømsforsyning leveres til køretøjet på to forskellige måder: den første vej er gennem det tredje skinnesystem (side kører og under kørende elektrificeret spor og giver returvej gennem kørende skinner), og den anden vej er gennem luftledningen DC-system. Denne jævnstrøm føres til traktionsmotoren som DC-serien eller sammensatte motorer til at drive lokomotivet, som vist i ovenstående figur.

Forsyningssystemerne til jævnstrømselektrificering inkluderer 300-500V forsyning til de specielle systemer som batterisystemer (600-1200V) til bybaner som sporvogne og lette metrostationer og 1500-3000V til forstæder og hovedtjenester som lette metroer og tunge metrotog . Det tredje (lederskinne) og det 4. skinnesystem fungerer ved lave spændinger (600-1200V) og høje strømme, mens overliggende skinnesystemer bruger høje spændinger (1500-3000V) og lave strømme.

DC-elektrificeringssystem

DC-elektrificeringssystem

På grund af højt startmoment og moderat hastighedsregulering anvendes DC-seriens motorer i udstrakt grad i DC-trækkraft. De giver højt drejningsmoment ved lave hastigheder og lave moment ved høje hastigheder.

En elektrisk motorhastighedsregulator bruges ved at variere den spænding, der påføres den. De specielle drivsystemer, der bruges til at styre disse elektriske motorer, inkluderer tapskifter, tyristorstyring, chopperstyring og mikroprocessorstyringsdrev.

Ulemperne ved dette system inkluderer vanskeligheder ved afbrydelse af strømme ved høje spændinger, når fejltilstand hæves, og behovet for at lokalisere jævnstrømsstationer mellem korte afstande.

Vekselstrøm (AC) elektrificeringssystem

Et AC-trækkraft system er blevet meget populært i dag, og det bruges oftere i de fleste af trækkraftsystemerne på grund af flere fordele, såsom hurtig tilgængelighed og generering af AC, der let kan trædes op eller ned, let kontrol af AC-motorer, mindre antal understationer, og tilstedeværelsen af ​​lysledningsledninger, der overfører lave strømme ved høje spændinger osv.

Forsyningssystemerne til vekselstrømselektrificering inkluderer enkelt-, trefasesystemer og sammensatte systemer. Enfasede systemer består af 11 til 15 KV forsyning ved 16,7Hz og 25Hz for at lette variabel hastighed til AC-kommuteringsmotorer.
Det bruger trin ned transformer og frekvensomformere til konvertering fra høje spændinger og fast industriel frekvens.

Enkelfaset 25KV ved 50Hz er den mest anvendte konfiguration til AC-elektrificering. Det bruges til tunge træksystemer og hovedlinjetjenester, da det ikke kræver frekvenskonvertering. Dette er en af ​​de meget anvendte typer kompositsystemer, hvor forsyningen konverteres til DC for at drive DC-trækkraftmotorer.

AC-elektrificeringssystem

AC-elektrificeringssystem

Tre-faset system bruger trefaset induktionsmotor til at drive lokomotivet, og det er klassificeret til 3.3.KV, 16.7Hz. Højspændingsfordelingssystemet ved 50 Hz forsyning konverteres til denne elektriske motorklassificering af transformere og frekvensomformere. Dette system anvender to luftledninger, og skinneskinnen udgør en anden fase, men dette rejser mange problemer ved kryds og kryds.

Ovenstående figur viser AC-lokomotivdrift, hvor ledningssystemet modtager enfaset strøm fra overheadsystemet. Forsyningen forstærkes af transformeren og konverteres derefter til DC af en ensretter. En udjævningsreaktor eller et jævnstrømsforbindelse, filtrerer og udjævner jævnstrøm for at reducere krusninger, og derefter konverteres jævnstrømmen til vekselstrøm af en inverter, der varierer frekvensen for at få traktionsmotorens variable hastighed VFD ).

Komposit system

Dette system indeholder fordelene ved både DC- og AC-systemer. Disse systemer er hovedsageligt af to typer: en enkelt fase til tre faser eller Kando-systemet og den anden enkelt fase til jævnstrømssystem.

Enkelt fase til tre fase eller Kando system

Enkelt fase til tre fase eller Kando system

I et Kando-system bærer en enkelt luftledning enfasetilførslen på 16KV, 50Hz. Denne høje spænding trappes ned og konverteres til trefasetilførsel med samme frekvens i selve lokomotivet gennem transformeren og konvertere .

Denne trefaseforsyning leveres yderligere til den trefasede induktionsmotor, der driver lokomotivet. Da det tofasede ledningssystem i trefasesystemet erstattes af en enkelt luftledning med dette system, er det økonomisk.

Som vi allerede har diskuteret i vekselstrømselektrificering, at et enfaset til jævnstrømssystem er meget populært, er det den mest økonomiske måde at anvende en enkelt luftledning på og har en bred vifte af jævnstrømsmotoregenskaber.
I dette særlige system trappes en enkeltfaset 25KV, 50Hz forsyning af luftledningssystem ned af transformator inde i lokomotivet og konverteres derefter til DC af ensrettere. DC tilføres DC-drevsystemet for at køre seriemotoren og styre dens hastigheds- og bremsesystemer.

Dette handler om elektriske lokomotivsystemer. Og vi håber, at vi har givet dig rigelig og relevant information om de forskellige forsyningssystemer, der bruges i trækkraftsystemerne.

Vi opfordrer dig til at skrive dine forslag, kommentarer og feedback om denne artikel eller projektideer i kommentarsektionen nedenfor og forventer også, at dine forslag reducerer kortslutningsulykker i trækkraftanlæggene.

Fotokreditter