Меню

Недостатком тяговой сети постоянного тока является



Преимущества и недостатки систем электрической тяги

Система электрической тяги 3,3 кВ постоянного тока.

1. Использование в качестве тяговых двигателей сериесного возбуждения, характеристика которых наиболее полно удовлетворяет требования, предъявляемым со стороны электрифицированных железных дорог.

2. Возможность рекуперации энергии (энергия поступает или на соседний электровоз, или на инверторы тяговых подстанций).

3. Высокий коэффициент мощности питающей системы. Обеспечение равномерной загрузки фаз.

4. Малое влияние на линии связи (влияние только при к.з. или грозовых перенапряжениях).

1. Невысокая величина напряжения, допускаемая на коллектор тягового двигателя (допускается 1,5 кВ).

2. Небольшое расстояние между подстанциями (10 — 15 км).

3. Большие токи электровоза (до 4000 А и более) требуют большого сечения контактной сети (400 – 500 мм 2 ).

4. Большие потери энергии в пусковых сопротивлениях при разгоне поезда.

5. Большое разъедающее влияние на подземные сооружения.

6. Тяговые подстанции дорогие и сложные.

Система электрической тяги 27,5 кВ переменного тока.

1. Основным преимуществом этой системы по сравнению с системой постоянного тока является возможность использования более высокого напряжения в контактной сети с понижением его с помощью трансформатора, установленного на электровозе (меньшие тяговые токи и следовательно меньшие потери энергии).

2. Простота тяговых подстанций (тяговые подстанции являются обычными трансформаторными подстанциями).

3. Небольшая площадь сечения контактной сети (100 – 250 мм 2 в медном эквиваленте).

4. Большое расстояние между тяговыми подстанциями (40 – 60 км).

5. Применение тех же тяговых двигателей постоянного тока, обладающих хорошими тяговыми характеристиками.

6. Возможность регулирования напряжения на электровозе.

7. Малое разъедающее влияние на металлические сооружения.

8. Электровозы переменного тока мощнее, т.к. двигатели постоянно соединены параллельно.

1. Большое электромагнитное влияние на линии связи (приходиться заменять воздушные линии связи кабельными).

2. Несимметричная загрузка фаз внешней системы.

3. Низкий коэффициент мощности (падает до 0,8).

4. Электровозы переменного тока сложнее и следовательно дороже (менее надежны).

Система электрической тяги 2×25 кВ переменного тока.

1. Такие же как и у системы 27,5 кВ.

2. Большое напряжение (50 кВ), а следовательно еще меньшие потери энергии.

3. Расстояние между подстанциями 80 – 100 км.

Источник

Работа при перемещении электрического заряда. Движение заряженной частицы в однородном электрическом поле, вакууме; движение потока частиц; сила тока; плотность тока. Ток в металлах. Закон Ома для замкнутой цепи. Законы Кирхгофа. Виды соединения проводников , страница 23

т. е. результирующее сопротивление равно сумме сопротивлений.

Доказательство этого положения студенты найдут самостоя­тельно, учитывая, что сила тока во всех резисторах одна и та же, а напряжение всей цепи равно сумме напряжений на отдельных резисторах.

Рисунок 9 – электрическая цепь Рисунок 10 – мостовая схема

Измерение сопротивлений с помощью мостика Уитстона.Вэлектро- и радио­технике применяют мостовую схему, в которой резисторы или другие элементы соединяют так, как изображено на рисунке 10. Можно подобрать такие значения сопротивлений R1, R2, R3иR4, что на участке с резистором R, сила тока равна нулю (баланс моста). В этом случае I1 = I2 = I3. Обходя оба контура по часовой стрелке и учитывая, что I = 0, получим I1R1 — I4R4 = О и I2R2 — I3R3 = 0. Отсюда следует I1R1 — I4R4и I2R2 — I3R3. Разделив первое равенство на второе и сократив равные значения сил токов, найдем условие баланса моста:

Это соотношение используют при вычислениях сопротивлений с помощью измерительной схемы — мостика Уитстона, предназначенного для сравнения со­противлений. Здесь вместо резистора Rовключают чувствительный гальвано­метр, который фиксирует отсутствие тока в случае баланса. Тогда для определе­ния искомого сопротивления, например R1, достаточно знать лишь сопротивле­ние R2и отношение двух оставшихся сопротивлений.

На практике часто применяется реохордный мостик Уитстона. В нем после­довательно соединенные резисторы R3и R4представляют собой одну калибро­ванную проволоку (реохорд). По проволоке скользит контакт, который делит проволоку длиной Lв определенном отношении l и L l, равном отношению со­противлений ее частей:

В качестве сопротивления R2используют эталонное сопротивление (магазин сопротивлений).

Проблемы тяговой сети постоянного тока

Любая электрическая цепь состоит из источника напряжения, устройства, потреб­ляющего электрический ток, и соединительных проводов. На электрифицированных участках железных дорог источником напряжения являются так называемые тяговые подстанции, энергия от которых поступает к потребителю – электровозу по сети, которая тоже называется тяговой. В свою очередь, эта сеть состоит из четырех основных частей (рисунок 11) питающих проводов, контактной сети, рельсовой сети и отсасывающих прово­дов. Самая сложная часть такой электрической цепи – контактная сеть, поскольку ее конструкция должна надежно обеспечивать подачу энергии к движущимся локомотивам. Рельсовая сеть – это нити рельсов, электрически связанных друг с другом; питающие и отсасывающие провода (подземные кабели и воздушные линии) соединяют рельсовую сеть с тяговой подстанцией.

Рисунок 11 – Тяговая сеть постоянного тока

Электрификация железных дорог в нашей стране начиналась на постоянном токе при напряжении в контактной сети 3кВ (на магистральных линиях) и 1,5 кВ (на пригородных участках). В настоящее время на напряжение 3 кВ переведены практически все линии постоянного тока. Однако, напряжение, которое может быть подведено к применяемым на электровозах тяговым двигателям, заметно ниже: оно составляет от 750 В до 1600 В. Создание более высоковольтных двигателей затруднено тем, что при повышенных напряжениях резко возрастают трудности обеспечения надежной электри­ческой изоляции отдельных элементов конструкции, которые (для снижения габаритов и веса всего двигателя в целом) приходится располагать близко друг к другу.

Известные нам из начального курса физики законы, описывающие протекание тока в электрической цепи, подсказывают выход, как использовать низковольтные двигатели при высоком напряжении в контактной сети: несколько двигателей на локомотиве можно соединить в одну группу последовательно, и тогда напряжение Ur , прикладываемое к такой группе, будет равно сумме напряжений, приложенных к каждому из ее элементов. Например, для группы из трех элементов (рисунок 12).

  • АлтГТУ 419
  • АлтГУ 113
  • АмПГУ 296
  • АГТУ 267
  • БИТТУ 794
  • БГТУ «Военмех» 1191
  • БГМУ 172
  • БГТУ 603
  • БГУ 155
  • БГУИР 391
  • БелГУТ 4908
  • БГЭУ 963
  • БНТУ 1070
  • БТЭУ ПК 689
  • БрГУ 179
  • ВНТУ 120
  • ВГУЭС 426
  • ВлГУ 645
  • ВМедА 611
  • ВолгГТУ 235
  • ВНУ им. Даля 166
  • ВЗФЭИ 245
  • ВятГСХА 101
  • ВятГГУ 139
  • ВятГУ 559
  • ГГДСК 171
  • ГомГМК 501
  • ГГМУ 1966
  • ГГТУ им. Сухого 4467
  • ГГУ им. Скорины 1590
  • ГМА им. Макарова 299
  • ДГПУ 159
  • ДальГАУ 279
  • ДВГГУ 134
  • ДВГМУ 408
  • ДВГТУ 936
  • ДВГУПС 305
  • ДВФУ 949
  • ДонГТУ 498
  • ДИТМ МНТУ 109
  • ИвГМА 488
  • ИГХТУ 131
  • ИжГТУ 145
  • КемГППК 171
  • КемГУ 508
  • КГМТУ 270
  • КировАТ 147
  • КГКСЭП 407
  • КГТА им. Дегтярева 174
  • КнАГТУ 2910
  • КрасГАУ 345
  • КрасГМУ 629
  • КГПУ им. Астафьева 133
  • КГТУ (СФУ) 567
  • КГТЭИ (СФУ) 112
  • КПК №2 177
  • КубГТУ 138
  • КубГУ 109
  • КузГПА 182
  • КузГТУ 789
  • МГТУ им. Носова 369
  • МГЭУ им. Сахарова 232
  • МГЭК 249
  • МГПУ 165
  • МАИ 144
  • МАДИ 151
  • МГИУ 1179
  • МГОУ 121
  • МГСУ 331
  • МГУ 273
  • МГУКИ 101
  • МГУПИ 225
  • МГУПС (МИИТ) 637
  • МГУТУ 122
  • МТУСИ 179
  • ХАИ 656
  • ТПУ 455
  • НИУ МЭИ 640
  • НМСУ «Горный» 1701
  • ХПИ 1534
  • НТУУ «КПИ» 213
  • НУК им. Макарова 543
  • НВ 1001
  • НГАВТ 362
  • НГАУ 411
  • НГАСУ 817
  • НГМУ 665
  • НГПУ 214
  • НГТУ 4610
  • НГУ 1993
  • НГУЭУ 499
  • НИИ 201
  • ОмГТУ 302
  • ОмГУПС 230
  • СПбПК №4 115
  • ПГУПС 2489
  • ПГПУ им. Короленко 296
  • ПНТУ им. Кондратюка 120
  • РАНХиГС 190
  • РОАТ МИИТ 608
  • РТА 245
  • РГГМУ 117
  • РГПУ им. Герцена 123
  • РГППУ 142
  • РГСУ 162
  • «МАТИ» — РГТУ 121
  • РГУНиГ 260
  • РЭУ им. Плеханова 123
  • РГАТУ им. Соловьёва 219
  • РязГМУ 125
  • РГРТУ 666
  • СамГТУ 131
  • СПбГАСУ 315
  • ИНЖЭКОН 328
  • СПбГИПСР 136
  • СПбГЛТУ им. Кирова 227
  • СПбГМТУ 143
  • СПбГПМУ 146
  • СПбГПУ 1599
  • СПбГТИ (ТУ) 293
  • СПбГТУРП 236
  • СПбГУ 578
  • ГУАП 524
  • СПбГУНиПТ 291
  • СПбГУПТД 438
  • СПбГУСЭ 226
  • СПбГУТ 194
  • СПГУТД 151
  • СПбГУЭФ 145
  • СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 379
  • ПИМаш 247
  • НИУ ИТМО 531
  • СГТУ им. Гагарина 114
  • СахГУ 278
  • СЗТУ 484
  • СибАГС 249
  • СибГАУ 462
  • СибГИУ 1654
  • СибГТУ 946
  • СГУПС 1473
  • СибГУТИ 2083
  • СибУПК 377
  • СФУ 2424
  • СНАУ 567
  • СумГУ 768
  • ТРТУ 149
  • ТОГУ 551
  • ТГЭУ 325
  • ТГУ (Томск) 276
  • ТГПУ 181
  • ТулГУ 553
  • УкрГАЖТ 234
  • УлГТУ 536
  • УИПКПРО 123
  • УрГПУ 195
  • УГТУ-УПИ 758
  • УГНТУ 570
  • УГТУ 134
  • ХГАЭП 138
  • ХГАФК 110
  • ХНАГХ 407
  • ХНУВД 512
  • ХНУ им. Каразина 305
  • ХНУРЭ 325
  • ХНЭУ 495
  • ЦПУ 157
  • ЧитГУ 220
  • ЮУрГУ 309
Читайте также:  Уравнения гармонических колебаний заряда силы тока

Полный список ВУЗов

  • О проекте
  • Реклама на сайте
  • Правообладателям
  • Правила
  • Обратная связь

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник

Преимущества и недостатки системы тяги переменного тока напряжением 25 кВ.

К достоинствам системы электрической тяги следует отнести:

1) сокращение использования меди на сооружение контактной сети примерно в 2–3 раза по сравнению с системой тяги постоянного тока, сечение в среднем составляет 120–130 мм 2 ;

2) уменьшение потерь напряжения и энергии в устройствах тягового электроснабжения (доля потерь составляет до 5 % от номинального уровня);

3) отсутствие электрокоррозии на подземных коммуникациях, что освобождает от применения мер по их защите;

4) простоту подстанции (ТП) по наличию силового электрооборудования, по сравнению с ТП на постоянном токе;

5) расстояние между тяговыми подстанциями в среднем 40–60 км.

Недостатки системы переменного тока 25 кВ промышленной частоты:

1) сильное электромагнитное влияние тяговой сети переменного тока на все низковольтные линии и металлические коммуникации, расположенные вблизи железных дорог;

2) низкий коэффициент мощности, определяемый большим реактивным электропотреблением;

3) искажение форм кривых тока и напряжения, обусловленное применением преобразователей на электроподвижном составе, приводящее к дополнительным потерям и вызывающее помехи в линиях связи, расположенных вблизи железных дорог;

4) несимметричное потребление энергии от отдельных фаз питающей системы;

5) низкая степень использования трансформаторов тяговых подстанций (всего на 68 % от их номинальных значений);

6) более низкие показатели надежности электроподвижного состава на переменном токе, чем на постоянном токе, это связано с дополнительной установкой силового оборудования (трансформатор, выпрямитель для двигателя постоянного тока) внутри локомотива.

Система тяги переменного тока напряжением 2×25 кВ.

Увеличение скорости сопровождается резким увеличением мощности, необходимой для тяги поездов. Кроме того, мощности на тягу возрастают
и по причине тенденции к увеличению весов поездов. В этом случае
рассмотренные выше системы не могут обеспечить требуемой нагрузочной мощности, поэтому встает вопрос о поисках путей решения этой проблемы.
Одним из таких направлений является система напряжением 2×25 кВ. Прототипом этой системы следует считать автотрансформаторную систему 11/44 кВ, которая стала использоваться в США с 1913 г. Ее отличие от описываемой заключается в другом соотношении напряжений между отдельными элементами тяговой сети. В системе 11/44 кВ напряжение в контактной сети 11 кВ, а между питающим проводом и контактной сетью – 44 кВ, в то время как у анализируемой системы соответствующие напряжения равны 25 и 50 кВ. Известно, что потери электроэнергии уменьшаются при увеличении уровня напряжения в ЛЭП в квадратичной зависимости [3].

Если одну и ту же мощность передавать, например, при вдвое большем напряжении, то потери электроэнергии уменьшатся в четыре раза. Поднять напряжение в контактной сети не позволяет действующий электроподвижной состав, рассчитанный на номинальное напряжение, равное 25 кВ. Однако если с полевой стороны опор контактной сети подвесить однофазную ЛЭП с номинальным напряжением, например 55 кВ, то можно посредством автотрансформаторов отбирать через определенные расстояния электроэнергию из этой линии и передавать ее в контактную сеть, преобразуя в энергию с уровнем напряжения 50 кВ в электроэнергию с уровнем напряжения в контактной сети 25 кВ. Более того, схема может быть упрощена посредством использования в качестве второго провода такой ЛЭП контактной подвески и заменой трансформаторов автотрансформаторами. Принцип действия такой системы тяги можно проанализировать по схеме (рис. 2.8).

На схеме приведен однопутный участок электрифицированной железной дороги с тремя ТП, расстояние между которыми достигает 100–125 км.
На каждой ТП установлено по два силовых трансформатора. Дополнительно система 2×25 кВ включает в себя автотрансформаторы, устанавливаемые на расстоянии 7–25 км, а также питающий провод напряжением 25 кВ.

Система 2×25 кВ широко применяется в Японии и Франции, имеющих электрифицированные линии 25 кВ. В России эта система применена на Московской, Красноярской, Горьковской, Восточно-Сибирской дорогах, а также в Белоруссии.

Читайте также:  E247691 уменьшить ток подсветки

Питание КП осуществляется с помощью тяговых трансформаторов, установленных на тяговых подстанциях ТП, имеющих первичные обмотки, две одинаковые вторичные обмотки с номинальным напряжением 25 кВ. Эти обмотки соединяют последовательно, а их общая точка подключается к рельсам Р. Вывод одной вторичной обмотки подключается к проводам контактной сети КП, а другой обмотки – к питающему (дополнительному) проводу П, который подвешивается на опорах контактной сети. Таким образом, шины контактной сети и питающего провода находятся под напряжением 25 кВ по отношению к земле, а между ними напряжение равно 50 кВ.

Рис. 2.8. Схема участка железной дороги, электрифицированной по системе переменного тока 2×25 кВ: А, B, С – фазы питающей ЛЭП; КП – подвеска контактной сети; Р – рельс; П – питающий провод; АТ – автотрансформатор; ТП –тяговая подстанция

Автотрансформаторы имеют коэффициент трансформации, близкий к двум. Выводы подключают к проводам контактной сети и питающему проводу. Средняя точка автотрансформаторов присоединяется к рельсам.

В автотрансформаторной системе энергия к электровозам подается по цепи: от ТП по проводам контактной сети КП и питающему проводу П к автотрансформаторам АТ при номинальном напряжении 50 кВ. Автотранс­форматоры понижают это напряжение до 25 кВ и подают его в КП, от которой питаются электровозы. Таким образом, при движении поезда по участку автотрансформаторы по очереди принимают нагрузку электровоза, но ток его без трансформации течет по тяговой сети только до ближайших автотрансформаторов. На большем расстоянии (от подстанции до автотрансформаторов) ток в тяговой сети вдвое меньше, в результате чего уменьшаются потери напряжения и энергии во всей системе электроснабжения.

Структурная схема тяговой подстанции переменного тока 2×25 кВ.

Тяговая подстанция является составной частью системы тягового электроснабжения переменного тока 2×25 кВ, с помощью которой реализуется система тяги 25 кВ. Поэтому, кроме самой схемы тяговой подстанции (рис. 2.9), рассмотрены и особенности ее присоединения к тяговой сети (рис. 2.10).

Рис. 2.9. Структурная схема тяговой подстанции системы переменного тока напряжением 2×25 кВ

Подстанции системы переменного тока 2×25 кВ также получают питание от ЛЭП 110(220)кв.

Основные функциональные узлы тяговой подстанции (рис. 2.9): РУ 110 (220) кВ; понижающие однофазные трансформаторы; ОРУ 2×27.5 кВ; районные трансформаторы; РУ 10(35) кВ для питания нетяговых и районных потребителей железной дороги и сторонних потребителей.

Снабжение электрической энергией нетяговых железнодорожных потребителей осуществляется от линий ДПР, напряжение на которые подается через фидеры ДПР, и рельсов, т. е. так же, как и при системе переменного тока напряжением 25кВ.

По вводам трехфазное напряжение 110(220) кВ подается в ОРУ 110(220) кВ. Двухфазными присоединениями к этому РУ подключены одинаковые по конструкции однофазные трансформаторы. Их первичные обмотки включены на междуфазное напряжение. Вторичная обмотка каждого трансформатора состоит из двух секций, напряжение каждой из них 27,5 кВ, при последовательном соединении между выводами а1-х2 напряжение составляет 55 кВ (см. рис. 2.5). При таком соединении секций три вывода на вторичной стороне присоединяют к тяговой сети следующим образом: средний вывод а2-х1 – к рельсовой цепи, крайний вывод а1 – к контактным подвескам путей, вывод х2 – к специальному питающему проводу, подвешенному на опорах контактной сети вдоль железно­дорож­ных путей. Напряжение в тяговой сети между контактным проводом и рельсами составляет 25 кВ, напряжение между контактным проводом и питающим проводом (фидером) – 50 кВ [1].

Рис. 2.10. Схема питания тяговой сети напряжением 2×25 кВ

Преимущества и недостатки системы тяги переменного тока напряжением 2×25 кВ.

Достоинствами существующей системы электроснабжения 2×25 кВ по сравнению с системой переменного тока 25 кВ являются:

1) применение стандартного типа ЭПС и обычного силового электрооборудования на тяговой подстанции;

2) увеличенное расстояние между подстанциями в 1,5–2,2 раза;

3) снижение суммарных потерь энергии в 1,7 – 1,9 раза при одних и тех же расстояниях между подстанциями системы 25 кВ;

4) относительно небольшое сечение контактной подвески 250 мм 2 (вместе с питающим проводом);

5) пониженное электромагнитное влияние на линии, находящиеся вблизи железных дорог.

К недостаткам этой системы можно отнести:

1) усложнение эксплуатации системы тягового электроснабжения из-за дополнительных элементов системы тягового электроснабжения;

2) значительное удорожание системы электроснабжения при наличии автотрансформаторов.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник

Системы электрической тяги

В настоящее время в мире имеют место различные системы тяги как постоянного, так и переменного тока.
Система тяги постоянного тока. Исторически первой появилась система тяги постоянного тока. Этому способствовали возникновение первых электротехнических отраслей, которые использовали технику постоянного тока, достаточно хорошо изученную к тому времени. Был создан двигатель постоянного тока, имевший наилучшие тяговые характеристики среди известных тогда двигателей. Система оказалась настолько удачной, что, появившись в конце прошлого века, успешно функционирует и в наши дни. Существуют различные модификации систем тяги постоянного тока, различающихся, в основном, уровнем подводимого к электроподвижному составу (ЭПС) напряжением — от 750 до 3000 вольт. На рис. 23 приведена принципиальная схема наиболее распространенной системы тяги постоянного тока.
Недостаток этой системы состоит в необходимости преобразования переменного тока в постоянный. Тяговые подстанции получают электроэнергию от электроэнергетических систем общего назначения с высоким уровнем напряжения (чаще всего 110…220 кВ). На тяговых подстанциях постоянного тока происходит преобразование энергии переменного тока высокого напряжения в энергию постоянного тока с уровнем напряжения, необходимым для работы цепей тяговых двигателей (чаще всего 3000 В). На большинстве отечественных подстанций постоянного тока имеет место двойная трансформация, что и отражено на рис. Промежуточный уровень напряжения (обычно 10 кВ) используется для питания нетяговых железнодорожных потребителей.

Читайте также:  Физические термины по электрическому току

Рис. 1. Принципиальная схема системы тягового электроснабжения 3 кВ. на рисунке А, В, С – фазы ЛЭП; ПТ – понижающий трансформатор; Р – шины нетяговых (районных потребителей); ТТ – тяговый трансформатор; ПВ – полупроводниковый выпрямитель; НВ – нейтральная вставка; ЭПС – электроподвижной состав

Достоинства и недостатки системы тяги постоянного тока 3 кВ.

Достоинством системы тяги постоянного тока являются: 1. Слабое электромагнитное влияние на смежные устройства электрических железных дорог, 2. Отсутствие реактивных потоков по тяговым сетям и, вследствие этого, исключение необходимости использования средств компенсации реактивной мощности.

К основным недостаткам следует отнести:
1.Низкий уровень напряжения в тяговой сети и малые расстояния между тяговыми подстанциями (в среднем 15 км).
2. Значительное гальваническое влияние на подземные коммуникации (оболочки кабелей, трубопроводы и др.), устройства пути (крепежные элементы), и арматуру контактной сети, что приводит к их коррозии.
3. Относительно большое сечение проводов контактной сети и значительный расход цветных металлов.
4. Сложность тяговых подстанций.
5. Наличие пусковых реостатов на электроподвижном составе, приводящих к значительным потерям при пуске. Это особенно проявляется на ЭПС пригородного сообщения с частыми остановками и пусками.

Пути совершенствования систем электрической тяги постоянного тока 3 кВ.

Системы тяги постоянного тока остаются эффективным транспортным средством. Их технико-экономические показатели не уступают другим системам в пригородном пассажирском электрическом транспорте и метрополитена.

Подстанции. Тяговые подстанции, располагающиеся через несколько километров, получают переменный ток высокого напряжения из электрической сети общего назначения и с помощью трансформаторов и выпрямителей преобразуют его в постоянный ток пониженного напряжения. Входные цепи переменного тока и выходные постоянного защищены быстродействующей коммутационной аппаратурой, отключающей оборудование в случае возникновения токов короткого замыкания.
Уровень напряжения и мощность ТП зависят от многих факторов, например, типа ЭПС, интенсивности движения и т.д.
Для того чтобы система электроснабжения соответствовала энерговооруженности современного подвижного состава, необходимо увеличение мощности, поступающей от тяговых подстанций. Это связано со следующими факторами:

  • Необходимостью обеспечения повышенных ускорений и высоких скоростей движения, что обусловливает более высокие пиковые нагрузки;
  • Повышение интенсивности движения поездов приводит к росту доли работы системы в режиме полной нагрузки.
  • Повышение уровня комфорта для пассажиров связано с увеличением мощности для питания бортовых систем подвижного состава.

Трансформаторы. Прогресс в трансформаторостроении позволяет изготавливать их с меньшими габаритами и массой. Это делает возможным использование таких трансформаторов для закрытых распределительных устройств. В то время как трансформаторы для открытых распределительных устройств в системах тяги переменного тока, обычно выполняются с жидкостным охлаждением.
Отказ от применения дорогостоящих и подчас опасных охлаждающих жидкостей обусловливает дальнейшее совершенствование сухих трансформаторов открытого типа. Устранение жидкости из трансформаторов обеспечивает преимущества, выражающиеся в меньшей стоимости, габаритах, массе и объеме строительных работ. Нет надобности в системах улавливания трансформаторного масла в случае его аварийного разлива. Герметичные трансформаторы в виде литого блока практически не требуют технического обслуживания, что значительно снижает эксплуатационные расходы в расчете на весь жизненный цикл, а также более приемлемы с экологической точки зрения.

Выпрямители. В последние годы произошло много изменений в схемах и конструкции выпрямительных устройств для тягового применения. Эти изменения включают в себя переход на капсулированное (с помещением в герметичные кожухи) исполнение и многофазную последовательную мостовую схему без плавких предохранителей.

Прогресс в полупроводниковой технике привел к появлению капсюльных (пуговичных) силовых диодов, имеющих значительно большую мощность. За рубежом освоен выпуск устройств, рассчитанных на мощность до 2 МВт и напряжение 750 В, только с одним диодом в каждом фазовом плече, в то время как в более ранних конструкциях для получения той же мощности обычно приходилось включать в каждое фазовое плечо до пяти диодов. Кроме того, для удовлетворения все более жестких требований поставщиков электроэнергии, 6-фазные выпрямители повсеместно заменяют 12-, а в ряде случаев 24-фазными устройствами. Для повышения надежности и снижения уровня помех параллельные мостовые схемы заменяются последовательными.
Современные выпрямительные устройства тягового применения имеют достаточную перегрузочную способность, обеспечивающую надежность их работы на период действия защитных устройств. Значительная вероятность короткого замыкания на стороне выпрямленного напряжения делает проблему защиты выпрямителя весьма актуальной. Выключатели постоянного тока предназначены для защиты от короткого замыкания, и обеспечивают требуемый уровень безопасности. Если выключатель постоянного тока не сработает в течение 20 мс после возникновения короткого замыкания, то в следующие 80… 200 мс цепь будет отключена выключателем переменного тока. Благодаря гарантированной способности выпрямителя выдержать такую аварийную ситуацию до срабатывания выключателя переменного тока он остается полностью защищенным.

Коммутационная аппаратура. Выключатели постоянного тока за последнее время мало изменились. Типовым остается установленный на тележке выключатель выкатного типа, спроектированный с учетом требований по изоляции. Разработками последних лет являются бесконтактные полупроводниковые выключатели, но их применение, вероятно, будет ограничено из-за высокой стоимости и необходимости обеспечения изоляции цепей.

Блочные тяговые подстанции. В последнее время широкое распространение получили блочные (модульные) тяговые подстанции. В таких подстанциях коммутационная аппаратура переменного и постоянного тока, трансформаторы, выпрямители, и испытываются на заводе-изготовителе. Блок транспортируется на место, устанавливается на заранее подготовленный фундамент и подсоединяется к питающей сети переменного тока и к контактной сети постоянного тока.

Основными преимуществами блочных подстанций являются:

  • низкая стоимость, вследствие более низких расходов на строительство здания;
  • быстрота установки и ввода в эксплуатацию;
  • снижение отказов в эксплуатации;
  • облегчение пуска в эксплуатацию за счет выполнения полного цикла испытаний на заводе.

Рекуперативное торможение. При торможении кинетическая энергия подвижного состава преобразуется в электрическую и передается по контактной сети либо к другим тяговым нагрузкам (электровозам), либо, если тяговых нагрузок нет, с помощью специального инвертора передается в питающую сеть. Это экономит энергию, которая в случае торможения колодками теряется бесполезно.

При рекуперативном торможении напряжение в контактной сети повышается, и, если в пределах зоны питания той же тяговой подстанции движется другой поезд, находящийся в режиме тяги, он может получать энергию на движение, вырабатываемую тормозящим поездом.

Источник