Mkondo wa Nguvu ya Umeme

Maana

Mkimbizi wa nguvu za umeme ni mkimbizi unaotumia nguvu za umeme kusukuma mbele. Moja ya maudhui muhimu ya mkimbizi wa umeme ni kutembelea watu na bidhaa kutoka sehemu moja hadi nyingine. Mkimbizi wa nguvu za umeme zaidi mara zinazopewa kama mbili: mkimbizi wa umeme AC wa kitufe kimoja na mkimbizi wa umeme DC.

Huduma za Nguvu za Umeme

Huduma za nguvu za umeme zinaweza kupangiwa kama ifuatavyo:

• Magari ya umeme

• Magari ya mstari mkuu

• Magari ya miji

• Basu, tramu na trolleys za umeme

• Magari yenye bateriya na solar - powered

Iliyofuata ni maelezo kamili ya huduma hii za nguvu za umeme.

Magari ya Umeme

Magari ya umeme, yanayosafiri kwenye rasilimali imara, zinaweza kupangiwa kama magari ya mstari mkuu na magari ya miji.

Magari ya Mstari Mkuu
Kwenye magari haya, nguvu inatumika kwa motor kwa njia mbili: kutokana na mstari wa juu kwenye lokomotivi ya umeme au kutokana na generator set ya diesel kwenye lokomotivi ya diesel.

Kwenye lokomotivi ya umeme, motori ya kusukuma imefunikwa ndani ya lokomotivi yenyewe. Mstari wa utaratibu umewekwa upande wa juu au kando ya mstari wa treni. Kolekta ya kiwango imefunikwa kwenye lokomotivi. Kiwango hiki kinapiga kwenye mstari wa kiwango, kwa hiyo kuendelea kufanya majengo ya kiwango kati ya chanzo cha nguvu na lokomotivi. Mstari wa kiwango unatafsiriwa kama mstari wa majengo. Kupitia vibiti vya catenary na vibiti vya dropper, hutumiwa kuhakikisha uhusiano wa imara kati ya kolekta ya kiwango na mstari wa kiwango.

Kwenye magari ya haraka, hutumiwa kolekta ya pantograph. Ina muundo wa pentagon, ambayo inatoletea jina lake. Kolekta ina kiwango kilichoandaa kwa undani kwa kutumia nyuzi. Mara nyingi imeundwa kutokana na chuma, kiwango hiki kilichokoandaa kwa undani linajihisi kipaumbele katika kudumisha uwiano wa imara kati ya yenyewe na mstari wa kiwango. Uwiano huu wa imara unahitajika kutoa nguvu isiyozimika kwa mfumo wa umeme wa magari, kukubalika na kazi bila shaka.

Chanzo cha nguvu cha kitufe kimoja limeundwa kote kwenye mstari wa treni. Barua ya umeme huenda kwenye lokomotivi kwa njia ya kolekta. Ingawa hutembelea kwenye mitindo ya chini ya transformer, kisha hurejea kwenye chini cha chanzo cha nguvu kwa kutumia mitumbo ya lokomotivi. Mitindo ya pili ya transformer ya nguvu hutumia kwa modulator wa nguvu, ambaye kwa barabara anasukuma motori ya kusukuma. Pia, tofauti ya pili ya transformer hutumika kwa zawadi kama vile vipepeo na mfumo wa hewa.

Magari ya Miji
Magari ya miji, vinavyojulikana kama magari ya karibu, vimeundwa kwa safari za fupi. Magari haya hujifungua mara nyingi kwa mwaka. Kwa kutengeneza ufanisi wa kusukuma na kusimamishwa, magari ya miji huchangia magari ya kusukuma. Tengenezi hii hutawanya uzito wa magari wa kusukuma kwa kiasi fulani cha uzito wa magari wote.

Magari la kila magari linalosukuma limeundwa na mfumo wa kusukuma na kolekta ya pantograph. Mara nyingi, magari ya kusukuma na magari isiyokusukuma hutumika kwa uwiano wa 1:2. Kwa magari ya nguvu nyingi, uwiano huo unaweza ongezeka kwa 1:1. Magari yanayosambaza kwa magari ya kusukuma na magari ya trailer yanatafsiriwa kama Electrical Multiple Unit (EMU) trains. Mfumo wa kutumia nguvu kwa magari ya miji ni sawa na magari ya mstari mkuu, lakini na tofauti moja tu: magari ya miji ya chini.

Magari ya miji ya chini hutumia mfumo wa chanzo cha nguvu DC. Utaratibu huu unachaguliwa kwa sababu ya chanzo cha DC kunahitaji umbali mdogo zaidi kati ya mstari wa kiwango na mwili wa magari. Pia, mfumo wa DC hutengenezea modulator wa nguvu, kushindisha ubora wake na gharama yake. Vipengele vya mstari wa juu havitumiki kwenye magari ya miji ya chini. Badala yake, nguvu hutumika kwa njia ya mitumbo au kutokana na mstari ulio weka upande wa chombo.

Basu, Tramu na Trolleys za Umeme
Aina hii za magari ya umeme zinaweza kuwa na muundo wa magari moja tu. Wanapotumia nguvu kutokana na mstari wa juu wa DC ulio weka kando ya barabara. Kwa sababu ya hitaji mdogo wa barua, mfumo wa kusambaza barua unaweza kuwa na rod na wheel iliyowekeka kwenye mwisho, au rods mbili zilizoungwa kwa bow. Mfumo wa kusambaza barua unaweza kuwa na uwezo wa kusambaza barua kwa urahisi, na unaongeza mstari wa kuhamishia barua, ili kudumisha usambazaji wa barua wa imara na isiyozimika kwa kazi ya magari.

Tramu ni aina ya magari yenye nguvu ya umeme ambayo husafiri kwenye rasilimali na zinaweza kuwa na magari moja tu. Mara nyingi, magari isiyokusukuma zingine zinajunganishwa ili kongeza uwezo wa watu. Mfumo wao wa kusambaza barua ni sawa na basu za umeme. Hata hivyo, njia ya kurudi barua inaweza kuunda kwa kutumia mstari moja. Kwa sababu ya tramu kutumia rasilimali imara, njia zao kwenye barabara zinajulikana kabla, kutoa huduma ya usafiri ya imara na isiyozimika.

Trolleys za umeme zinatumika kwa kutembelea vitu kwenye mina na viwanda. Magari haya zinaweza kuwa na muundo wa tramu, lakini tofauti zinazowekwa kwenye asili zao.

Matukio Muhimu ya Mkimbizi wa Nguvu za Umeme

Vigezo muhimu vya mkimbizi wa nguvu za umeme vilivyoelezea chini

• Hitaji wa Torque Kwa Wingi: Mkimbizi wa nguvu za umeme hatahitaji kutengeneza torque wingi kwenye awali na hatua ya kusukuma ili kusukuma uzito mzuri wa magari. Hitaji huu wa torque wingi unaweza kutengeneza kwamba magari au magari mingine ya kusukuma yanaweza kupunguza inertia na kupata mwanga unaojitokeza kwa kutosha.

• Chanzo cha Kitufe Kimoja katika AC Traction: Kwa sababu za fedha, chanzo cha kitufe kimoja kinatumika sana kwenye mfumo wa AC traction. Chaguzi hii inaweza kusaidia kuchapa gharama za miundombinu, kugawanya nguvu, na kusambaza, kuboresha uchumi wa kazi nzima.

• Mabadiliko ya Volts: Chanzo cha nguvu kwenye mfumo wa nguvu za umeme huwa na mabadiliko makubwa ya volts. Mabadiliko haya yanaonekana zaidi wakati lokomotivi inasafiri kutoka sehemu moja hadi nyingine, kwa mujibu wa muda wa ukosefu wa dharura. Mabadiliko haya ya volts yanaweza kuwa na changamoto za ustawi wa kazi ya kusukuma, na haja ya kubuni na kudhibiti kwa undani ili kuharibi kasi ya athari zao.

• Interference ya Harmonics: Mfumo wa AC na DC traction wanaweza kuhamisha harmonics kwenye chanzo cha nguvu. Harmonics hizi zinaweza kuleta matatizo kwenye mzunguko wa simu na signal systems, kusababisha mashambulio kwenye usambazaji wa habari na mzunguko wa signal. Matumizi ya sahihi ya kufilter na kuhakikisha kuwa matatizo hayo yameondoka ni muhimu kuboresha usambazaji wa huduma hizo muhimu.

• Braking Systems: Mkimbizi wa nguvu za umeme husema kwa braking dynamic, ambayo huanza kusambaza energy ya kinetic ya magari yaliyopo kwa electrical energy, ya kusisitiza kama heat au kurejesha kwenye grid. Pia, brakes mechanical zinatumika wakati magari yanaishi kusimamishwa kwa kutosha, kuhakikisha safety katika kondishoni zote za kazi.

Duty Cycle ya Mkimbizi wa Nguvu za Umeme

Duty cycle ya mkimbizi wa nguvu za umeme inaweza kuelewa vizuri kwa kutumia curves ya speed-time na diagrams ya power-torque-time. Angalia mkimbizi wa nguvu za umeme unaofanya kazi kati ya stesheni mbili zinazolololekana. Kuanzia, magari husukuma kwa kutumia maximum achievable torque. Katika hatua hii ya kusukuma, consumption ya nguvu ya drive inajirudia linearly kwa kusambaza speed, inarejeshwa nguvu inayohitajika kusukuma inertia na kusukuma magari mbele.

Wakati t1, mkimbizi wa nguvu za umeme unafikia base speed, na pamoja na hii, maximum allowable power imepata. Baada ya hii, kusukuma inajaribu kwa condition constant-power. Wengine speed inajaribu kwa hatua hii, both the torque and acceleration gradually decrease.

Wakati t2, drive torque inakuwa sawa na load torque, pale speed steady inafikia. Process ya acceleration kutoka 0 hadi t2 inaweza kugawanyika kwa stages mbili. Kutoka 0 hadi t1, acceleration inaweza kutengeneza constant torque, ambapo drive applies rotational force consistent to rapidly build up speed. Then, from t1 to t2, acceleration occurs under a constant-power regime. Here, as the speed rises, the drive sacrifices torque to maintain the fixed power output, resulting in a diminishing acceleration rate until the equilibrium with the load torque is established at t2.

Katika muda t2 na t3, magari yanaweza kuendelea na speed constant while operating at a steady drive power. This period is referred to as the free-running phase. During this stage, the train glides smoothly along the track, with the driving force precisely balancing the resistive forces, ensuring a consistent and efficient motion.

Wakati t4, braking system inatumika. Action hii inanenea process ya controlled deceleration, gradually reducing the train's speed until it eventually comes to a halt at the next station, ready to serve the next batch of passengers or transport its cargo to the intended destination.