Электрические тяговые приводы

Определение

Привод, который использует электрическую энергию для движения вперед, называется электротяговым приводом. Одним из основных применений электропривода является транспортировка людей и грузов из одного места в другое. Тяговые приводы в основном делятся на два типа: однофазный переменный ток (AC) тяговый привод и постоянный ток (DC) тяговый привод.

Услуги электротяги

Услуги электротяги можно разделить на следующие категории:

• Электрические поезда

• Магистральные поезда

• Пригородные поезда

• Электробусы, трамваи и троллейбусы

• Транспортные средства на батарейном и солнечном питании

Ниже приведено подробное объяснение этих услуг электротяги.

Электрические поезда

Электрические поезда, которые движутся по фиксированным рельсам, подразделяются на магистральные поезда и пригородные поезда.

Магистральные поезда
В этих поездах энергия подается к двигателю одним из двух способов: либо от контактного провода в электровозе, либо через дизель-генераторную установку в тепловозе.

В электровозе двигатель расположен внутри самого локомотива. Контактная линия устанавливается вдоль или над железнодорожным полотном. На локомотиве монтируется токосъемник, оснащенный контактной полосой, которая скользит по контактному проводу, обеспечивая электрический контакт между источником питания и локомотивом. Контактный провод обычно называют контактной сетью. Для обеспечения надежного соединения между токосъемником и контактным проводом используются подвески и оттяжки.

В высокоскоростных поездах используется пантографный токосъемник. Его форма напоминает пятиугольник, что и дало ему название. Токосъемник имеет контактную полосу, которая прижимается к контактному проводу с помощью пружин. Обычно эта контактная полоса изготовлена из стали и играет важную роль в поддержании постоянного давления между собой и контактным проводом. Это постоянное давление необходимо для предотвращения вертикальных колебаний, обеспечивая стабильное и надежное электрическое соединение, когда высокоскоростной поезд движется на больших скоростях. Это стабильное соединение жизненно важно для непрерывного питания электрических систем поезда, обеспечивая плавную и эффективную работу.

По всей железнодорожной трассе установлено однофазное питание. Электрический ток поступает в локомотив через токосъемник. Затем он проходит через первичную обмотку понижающего трансформатора и возвращается к заземлению источника питания через колеса локомотива. Вторичная обмотка силового трансформатора подает питание на модулятор мощности, который, в свою очередь, приводит в действие тяговый двигатель. Кроме того, вторичный выход трансформатора питает вспомогательные устройства, такие как вентиляторы охлаждения и системы кондиционирования воздуха.

Пригородные поезда
Пригородные поезда, также известные как местные поезда, предназначены для коротких расстояний. Эти поезда часто останавливаются на относительно близких интервалах. Для улучшения характеристик ускорения и замедления пригородные поезда включают моторизированные вагоны. Такая конфигурация увеличивает долю веса поезда, приходящуюся на ведущие колеса, относительно общего веса поезда.

Каждый моторизированный вагон оснащен электроприводной системой и пантографным токосъемником. Обычно моторизированные и немоторизированные вагоны используются в соотношении 1:2. Для мощных пригородных поездов это соотношение может быть увеличено до 1:1. Поезда, состоящие из моторизированных и вагонов-прицепов, называются электропоездами (EMU). Механизм питания пригородных поездов аналогичен механизму питания магистральных поездов, за одним исключением: подземные пригородные поезда.

Подземные поезда используют систему питания постоянным током (DC). Этот выбор обусловлен тем, что системы питания постоянным током требуют меньшего расстояния между проводником питания и корпусом поезда. Кроме того, системы постоянного тока упрощают конструкцию модулятора мощности, снижая его сложность и стоимость. В отличие от наземных поездов, подземные поезда не используют контактные сети. Вместо этого питание подается либо через рельсы, либо от проводников, установленных на одной стороне туннеля.

Электробусы, трамваи и троллейбусы
Эти типы электрических транспортных средств обычно имеют одновагонную конструкцию с одним двигателем. Они получают питание от низковольтных DC контактных линий, установленных вдоль дороги. Учитывая относительно низкие требования к току, механизм сбора тока часто состоит из стержня с канавкой на конце или двух стержней, соединенных контактным луком. Система сбора тока разработана таким образом, чтобы быть очень гибкой, и включает дополнительный проводник для возврата электрического тока, обеспечивая стабильное и непрерывное питание для работы транспортного средства.

Трамваи — это тип электрического транспортного средства, которое движется по рельсам и обычно состоит из одновагонного состава. В некоторых случаях к нему прикрепляются два или более неприводных вагона-прицепа для увеличения вместимости пассажиров. Их система сбора тока схожа с системой электробусов. Заметим, что путь возврата электрического тока может быть установлен через один из рельсов. Поскольку трамваи движутся по фиксированным рельсам, их маршруты по дорогам предопределены, обеспечивая надежную и последовательную транспортную услугу.

Электротележки主要用于矿山和工厂内部的物料运输。这些车辆主要在轨道上运行，与电车有许多相似之处，主要区别在于它们的物理形状。 **电动牵引驱动的重要特性** 下面详细阐述了电动牵引驱动的关键特性： - **高扭矩需求**：在启动和加速阶段，牵引驱动需要产生大量扭矩以推动车辆的重载。这种高扭矩需求确保列车或其他牵引车辆能够克服惯性并高效达到所需速度。 - **交流牵引中的单相供电**：出于经济考虑，交流（AC）牵引系统通常使用单相电源。这一选择有助于降低基础设施、发电和配电相关的成本，使整体运营更具经济可行性。 - **电压波动**：电动牵引系统的电源会经历显著的电压波动。当机车从一个供电区段移动到另一个供电区段时，这种波动尤为明显，常常导致瞬间中断。这种电压变化对牵引设备的稳定运行构成挑战，需要精心设计和控制策略来减轻其影响。 - **谐波干扰**：无论是交流还是直流牵引系统都会向电源注入谐波。这些谐波可能会干扰附近的电话线路和信号系统，可能对通信和信号基础设施造成干扰。足够的滤波和缓解措施对于最小化这种干扰并确保这些关键服务的正常运行至关重要。 - **制动系统**：牵引驱动主要依赖于动态制动，将车辆的动能转化为电能，要么以热量形式耗散，要么反馈回电网。此外，当车辆静止时，还会使用机械制动器提供可靠的停车和保持能力，确保在所有操作条件下的安全。 **电动牵引驱动的工作周期** 通过分析速度-时间曲线和功率-转矩-时间图可以有效地理解电动牵引驱动的工作周期。考虑在水平轨道上的两个连续站点之间运行的牵引驱动。开始时，列车使用最大可实现的扭矩进行加速。在这一加速阶段，随着速度的增加，驱动器的功率消耗线性增加，反映了克服惯性并推动车辆前进所需的能量。 在时间t1时，牵引驱动达到基本速度，并同时达到最大允许功率。之后，进一步的加速在恒定功率条件下进行。随着速度继续增加，在此阶段，转矩和加速度逐渐减小。 到时间t2时，驱动转矩等于负载转矩，此时达到稳定速度。从0到t2的加速过程可以分为两个不同的阶段。从0到t1，加速度由恒定转矩表征，驱动器施加一致的旋转力以快速建立速度。然后，从t1到t2，加速度在恒定功率下进行。在此过程中，随着速度的上升，驱动器牺牲转矩以维持固定的功率输出，导致加速度逐渐减小，直到在t2时与负载转矩达到平衡。 在t2到t3的时间段内，列车以恒定速度运行，驱动功率保持稳定。这一时期被称为自由运行阶段。在这个阶段，列车平稳地沿着轨道滑行，驱动力精确平衡阻力，确保一致且高效的运动。 当在时间t4时到达适当时刻，制动系统被激活。这一动作启动了受控减速过程，逐渐降低列车的速度，直到最终在下一个车站停下，准备为下一批乘客或将其货物运送到预定目的地。 请按照上述要求翻译成俄语。