Elektriese Treinrywingstelsels

Definisie

'n Dryf wat elektriese krag gebruik om voorwaarts te beweeg, word 'n elektriese trekdryf genoem. Een van die hooftoepassings van 'n elektriese dryf is die vervoer van mense en goedere vanaf die een plek na die ander. Trekdrywe word hoofsaaklik in twee tipes ingedeel: die enkel - fase AC trekdryf en die DC trekdryf.

Elektriese Trekdiens

Elektriese trekdiens kan breed geskat word as volg:

• Elektriese treine

• Hooflyn Treine

• Suburbane Treine

• Elektriese buse, trams, en trollies

• Batterye- en sonkrag-aangedrewe voertuie

Die volgende is 'n gedetailleerde verduideliking van hierdie elektriese trekdiens.

Elektriese Treine

Elektriese treine, wat op vaste rails ry, word verder onderverdeel in hooflyn treine en suburbane treine.

Hooflyn Treine
In hierdie treine word krag aan die motor in een van twee maniere gegee: óf vanaf 'n oorkant lyn in 'n elektriese lokomotief of via 'n dieselmotor-generator in 'n diesel lokomotief.

In 'n elektriese lokomotief is die dryf motor binne die lokomotief self gehuisves. 'n Oorkant transmissielyn word langs of bo die spoorwegspoor geïnstalleer. 'n Stroomversamelaar, toegerus met 'n geleider strook, word op die lokomotief gemonteer. Hierdie geleider strook glijd langs die voorsiening geleider, daardie elektriese kontak tussen die kragvoorsiening en die lokomotief handhaaf. Die voorsiening geleider word algemeen die kontakdraad genoem. Om 'n betroubare verbinding tussen die stroomversamelaar en die voorsiening draad te verseker, word katenaars en dropper drade gebruik.

In hoëspoedtreine word 'n pantografiese versamelaar gebruik. Gestalte soos 'n pentagoon, gee hierdie unieke ontwerp dit sy naam. Die versamelaar het 'n geleidende strook wat deur middel van veere stevig teen die kontakdraad gedruk word. Gewoonlik vervaardig uit staal, speel hierdie geleidende strook 'n kritieke rol om 'n konstante druk tussen homself en die kontakdraad te handhaaf. Hierdie konstante druk is noodsaaklik om vertikale osillasies te voorkom, 'n stabiele en betroubare elektriese verbinding te verseker terwyl die hoëspoedtrein by snelle spoed reis. Hierdie stabiele verbinding is essensieel vir ononderbroke kragvoorsiening aan die trein se elektriese stelsels, wat glad en doeltreffende operasie moontlik maak.

'n Enkel - fase kragvoorsiening is langs die hele spoorwegspoor geïnstalleer. Die elektriese stroom gaan die lokomotief binne via die versamelaar. Dit gaan dan deur die primêre spoel van 'n stroomaf-transformateur en keer terug na die grond van die kragvoorsiening deur die lokomotief wiele. Die sekondêre spoel van die kragtransformateur verskaf krag aan die kragmodulator, wat op sy beurt die trekmotor dryf. Daarbenewens verskaf die sekondêre uitset van die transformateur krag aan hulpstelsels soos koelwaaie en lugversorgingstelsels.

Suburbane Treine
Suburbane treine, ook algemeen bekend as plaastreine, is ontwerp vir kortafstandse reise. Hierdie treine maak gereelde haltes by relatief nabye intervalle. Om versnelling en afremming prestasie te verbeter, sluit suburbane treine gemotoriseerde koetsies in. Hierdie konfigurasie verhoog die proporsie van die trein se gewig wat deur die dryfwiele gedra word, relatief tot die totale trein gewig.

Elke gemotoriseerde koets is toegerus met 'n elektriese dryfstelsel en 'n pantografiese versamelaar. Tipies word gemotoriseerde en nie-gemotoriseerde koetsies in 'n verhouding van 1:2 gebruik. Vir hoëkrag suburbane treine kan hierdie verhouding verhoog word tot 1:1. Treine wat bestaan uit gemotoriseerde en trailerkoetsies, word Elektriese Multiple Unit (EMU) treine genoem. Die kragvoorsieningsmekanisme vir suburbane treine is soortgelyk aan dié van hooflyn treine, met een noemenswaardige uitsondering: ondergrondse suburbane treine.

Ondergrondse treine maak gebruik van 'n direkte - stroom (DC) kragvoorsieningstelsel. Hierdie keuse is hoofsaaklik omdat DC voorsieningstelsels minder skynruimte benodig tussen die kraggeleider en die trein liggaam. Bovendien vereenvoudig DC stelsels die ontwerp van die kragmodulator, wat sowel sy kompleksiteit as koste verminder. Anders as bo - grondse treine, maak ondergrondse treine nie gebruik van oorkant transmissielyne nie. In plaas daarvan word krag óf deur die looprails óf deur geleiders aan een kant van die tunnel gevoorsien.

Elektriese Buse, Trams en Trollies
Hierdie tipes elektriese voertuie het tipies 'n enkel - motor - aangedrewe koetsontwerp. Hulle trek krag van laevolte DC oorkant lyne wat langs die pad geïnstalleer is. Gegewe die relatief lae stroombehoeftes, bestaan die stroomversamelingsmekanisme dikwels uit 'n staaf met 'n groefwiel aan die einde, of twee stae verbonden deur 'n kontakboog. Die versamelaarstelsel is ingenieursmatig ontwerp om baie buigbaar te wees, en dit sluit 'n addisionele geleider in om die terugvoer van die elektriese stroom te fasiliteer, wat 'n stabiele en ononderbroke kragvoorsiening verseker vir die voertuig se operasie.

Trams is 'n tipe elektriese aangedrewe voertuig wat op spore ry en tipies bestaan uit 'n enkel - motor koets. In sommige gevalle word twee of meer ongemotoriseerde trailerkoetsies aangeheg om passasievermoë te verhoog. Hul stroomversamelingsstelsel is vergelykbaar met dié van elektriese buse. Merkwaardig is dat die terugpad vir die elektriese stroom deur een van die spore kan gestel word. Aangesien trams op vaste spore ry, is hul roete langs die pad vooraf bepaal, wat 'n betroubare en konsekwente vervoersdienste bied.

Elektriese trollies word hoofsaaklik vir die vervoer van materiaal binne myne en fabriek gebuik. Hierdie voertuie ry hoofsaaklik op spore en het baie ooreenkomstighede met trams, met die hoofverskil liggend in hul fisieke vorm.

Belangrike Kenmerke van Elektriese Trekdryfs

Die sleutelkenmerke van elektriese trekdryfs word hieronder uiteengesit

• Hoë Koppelbehoefte: Trekdryfs moet groot koppel tydens die begin en versnelling fase produseer om die swaar massa van die voertuig voorwaarts te drijf. Hierdie hoë koppelbehoefte verseker dat die trein of ander trekvoertuig die inertie kan oorkom en die gewenste spoed doeltreffend kan bereik.

• Enkel - fase AC Voorsiening in AC Trek: Vir ekonomiese oorwegings, word 'n enkel - fase kragvoorsiening algemeen in wisselstroom (AC) trekstelsels gebruik. Hierdie keuse help om koste verband hou met infrastruktuur, kragopwekking, en distribusie te verminder, wat die algehele operasie finansieel meer haalbaar maak.

• Spanningsfluktuasies: Die kragvoorsiening in elektriese trekstelsels ervaar beduidende spanningsfluktuasies. Hierdie fluktuasies is veral kenmerkend wanneer die lokomotief van die een voorsieningsafdeling na die ander beweeg, wat dikwels momentêre onderbrekings veroorsaak. So 'n spanningsvariasies kan uitdagings vir die stabiele operasie van die trektoerusting poseer en vereis sorgvuldige ontwerp en beheerstrategieë om hul effekte te verminder.

• Harmoniese Interferensie: Both AC and DC traction systems inject harmonics into the power source. These harmonics can interfere with nearby telephone lines and signal systems, potentially causing disruptions to communication and signaling infrastructure. Adequate filtering and mitigation measures are essential to minimize this interference and ensure the proper functioning of these critical services.

• Remstelsels: Trekdryfs maak hoofsaaklik gebruik van dinamiese remming, wat die kinetiese energie van die bewegende voertuig omskep in elektriese energie, óf dit as hitte laat verdamp óf dit terugvoer na die kragnet. Daarbenewens word meganiese remme gebruik wanneer die voertuig stilstaan om betroubare stop en houkapasiteite te verseker, wat veiligheid in alle bedryfstoestande verseker.

Plichtsiklus van Elektriese Trekdryfs

Die plichtsiklus van 'n elektriese trekdryf kan effektief begryp word deur die analise van spoed - tyd kurwes en krag - koppel - tyd diagramme. Oorweeg 'n trekdryf wat tussen twee opeenvolgende stasies op 'n vlak spoor werk. Aan die begin versnel die trein met die maksimum bereikbare koppel. Tydens hierdie versnellingsfase neem die kragverbruik van die dryf lineêr toe met die stygende spoed, wat die energie reflekteer wat nodig is om die inertie te oorkom en die voertuig voorwaarts te drijf.

By tyd t1 bereik die trekdryf sy basispoed, en gelyktydig word die maksimum toelaatbare krag bereik. Hierna vind verdere versnelling plaas onder 'n konstante - krag toestand. Terwyl die spoed voortgaan om te styg tydens hierdie fase, verminder beide die koppel en die versnelling geleidelik.

By tyd t2 word die dryfkoppel gelyk aan die lastkoppel, waarop 'n gestadige spoed bereik word. Die versnellingsproses van 0 tot t2 kan in twee onderskeide stadiums verdeel word. Van 0 tot t1, word die versnelling gekenmerk deur 'n konstante koppel, waar die dryf 'n konstante rotasiekrag toepas om die spoed vinnig op te bou. Dan, van t1 tot t2, vind die versnelling plaas onder 'n konstante - krag regime. Hier, as die spoed styg, offer die dryf koppel op om die vaste kraguitset te handhaaf, wat lei tot 'n verminderende versnellingskoers totdat die ewewig met die lastkoppel by t2 vestig.

Tussen tyd t2 en t3 behou die trein 'n konstante spoed terwyl dit by 'n gestadige dryfkrag werk. Hierdie periode staan bekend as die vry - hardloop fase. Tydens hierdie stadium glijd die trein glad langs die spoor, met die dryfkrags presies die weerstandskragte balanserend, wat 'n konsekwente en doeltreffende beweging verseker.

Wanneer die gepaste oomblik kom by tyd t4, word die remstelsel geaktiveer. Hierdie aksie initieer 'n beheerde afremproses, wat die trein se spoed geleidelik verminder totdat dit uiteindelik stilhou by die volgende stasie, gereed om die volgende lading passasiers te bedien of sy ladingsgoed na die beoogde bestemming te vervoer.