도시 및 도시 간 전기 운송은 어떻게 에너지를 얻습니까?

도시 및 도시 간 전기 운송은 현대인의 일상 생활에서 친숙한 속성이 되었습니다. 우리는 이 운송 수단이 식량을 얻는 방법에 대해 생각하는 것을 멈춘 지 오래되었습니다. 자동차는 휘발유로 가득 차 있고 자전거는 자전거 타는 사람이 페달을 밟는다는 것을 누구나 알고 있습니다. 그러나 트램, 무궤도 전차, 모노레일 열차, 지하철, 전기 열차, 전기 기관차와 같은 전기 유형의 여객 운송은 어떻게 공급됩니까? 구동 에너지는 어디서 어떻게 공급됩니까? 그것에 대해 이야기합시다.

시가 전차

예전에는 공공 전력망이 아직 충분히 개발되지 않았기 때문에 각각의 새로운 트램 경제에는 자체 발전소가 있어야 했습니다. 21세기에 트램 네트워크의 전력은 범용 네트워크에서 공급됩니다.

전력은 상대적으로 낮은 전압의 직류(550V)로 공급되며 장거리 전송에는 비경제적입니다.이러한 이유로 트랙션 변전소는 고전압 네트워크의 교류가 트램 접점 네트워크를 위한 직류(전압 600V)로 변환되는 트램 라인 가까이에 있습니다. 트램과 무궤도 전차가 모두 운행되는 도시에서는 일반적으로 이러한 교통 수단이 전반적으로 에너지를 절약합니다.

구소련 영토에는 트램과 무궤도 전차용 가공선에 전원을 공급하는 두 가지 계획이 있습니다. 중앙 집중식과 분산식입니다. 첫 번째는 중앙 집중식이었습니다. 여기에는 여러 개의 변환 장치가 장착된 대형 견인 변전소가 모든 인접 라인 또는 최대 2km 떨어진 라인에 서비스를 제공했습니다. 이 유형의 변전소는 오늘날 트램(트롤리) 노선의 밀도가 높은 지역에 있습니다.

분산 시스템은 예를 들어 고속도로를 따라 도심에서 도시의 외딴 지역 등 트램 노선, 트롤리 버스, 지하철이 나타나기 시작한 60 년대 이후에 형성되기 시작했습니다.

여기에서 라인의 최대 2개 섹션에 공급할 수 있는 1개 또는 2개의 컨버터 유닛이 있는 저전력 견인 변전소가 라인의 1-2km마다 설치되며 각 끝 부분은 인접한 변전소에서 전력을 공급받을 수 있습니다.

따라서 전력 섹션이 더 짧기 때문에 에너지 손실이 더 적습니다. 또한 변전소 중 하나에서 오류가 발생하면 라인 섹션은 인접한 변전소에서 전원이 공급된 상태로 유지됩니다.

트램과 DC 라인의 접촉은 차량 지붕의 팬터그래프를 통해 이루어집니다. 이것은 팬터그래프, 세미 팬터그래프, 막대 또는 호일 수 있습니다. 트램 라인의 오버헤드 와이어는 일반적으로 레일보다 걸기가 더 쉽습니다.붐을 사용하는 경우 공기 스위치는 트롤리 붐처럼 배열됩니다. 전류의 흐름은 일반적으로 레일을 통해 접지됩니다.

무궤도 전차

트롤리 버스에서 접점 네트워크는 섹션 절연체에 의해 분리된 세그먼트로 나뉘며 각 세그먼트는 피더 라인(가공 또는 지하)을 통해 트랙션 변전소에 연결됩니다. 이렇게 하면 오류 발생 시 수리를 위해 개별 섹션을 쉽게 끌 수 있습니다. 공급 케이블에 오류가 발생하면 절연체에 점퍼를 설치하여 인접 섹션에서 영향을 받는 섹션으로 공급할 수 있습니다(그러나 이것은 전원 공급 장치 과부하의 위험과 관련된 비정상 모드).

견인 변전소는 고전압 교류를 6kV에서 10kV로 줄이고 600볼트 전압의 직류로 변환합니다. 표준에 따라 네트워크의 모든 지점에서 전압 강하는 15%를 초과해서는 안 됩니다.

트롤리 버스의 연락망은 트램과 다릅니다. 여기서는 2선이고 접지는 전류를 배출하는 데 사용되지 않으므로 이 네트워크는 더 복잡합니다. 도체는 서로 작은 거리에 위치하므로 접근 및 단락에 대한 특히 신중한 보호와 트롤리 버스 네트워크의 교차점 및 트램 네트워크와의 교차점에서의 절연이 필요합니다.

따라서 교차로에는 특별한 수단이 설치되고 교차점에는 화살표가 설치됩니다. 또한 일부 조정 가능한 전압이 유지되어 바람에 전선이 겹치는 것을 방지합니다. 이것이 로드가 무궤도 전차에 동력을 공급하는 데 사용되는 이유입니다. 다른 장치로는 이러한 모든 요구 사항을 충족할 수 없습니다.

무궤도 전차 붐은 전차선의 품질에 민감합니다. 결함이 있으면 붐 점프로 이어질 수 있기 때문입니다. 막대 부착 지점의 파단 각도가 4 °를 넘지 않아야하고 12 ° 이상의 각도로 회전하면 곡선 홀더가 설치되는 규범이 있습니다. 슬라이딩 슈는 와이어에서 작동하며 트롤리와 함께 회전할 수 없으므로 여기에 화살표가 필요합니다.

싱글 트랙

모노레일 열차는 최근 라스베이거스, 모스크바, 토론토 등 전 세계 여러 도시에서 운행되고 있습니다. 놀이 공원, 동물원, 모노레일에서 찾을 수 있으며 지역 관광은 물론 도시 및 교외 통신에 사용됩니다.

그러한 열차의 바퀴는 전혀 주철이 아니라 주철입니다. 바퀴는 전원 공급 장치의 트랙과 라인(접촉 레일)이 있는 레일인 콘크리트 대들보를 따라 모노레일 열차를 안내합니다.

일부 모노레일은 사람이 말 위에 앉는 것과 유사하게 레일 위에 놓이도록 설계되었습니다. 일부 모노레일은 기둥 위의 거대한 랜턴과 비슷하게 아래 빔에 매달려 있습니다. 물론 모노레일은 기존 철도보다 소형이지만 건설 비용이 더 많이 듭니다.

일부 모노레일에는 바퀴뿐만 아니라 자기장을 기반으로 한 추가 지원도 있습니다. 예를 들어 모스크바 모노레일은 전자석에 의해 생성된 자기 쿠션 위에서 정확하게 운행됩니다. 전자석은 철도 차량에 있고 유도 빔의 캔버스에는 영구 자석이 있습니다.

움직이는 부분의 전자석의 전류 방향에 따라 모노레일 열차는 같은 이름의 자극 반발 원리에 따라 전진 또는 후진합니다. 이것이 선형 전기 모터가 작동하는 방식입니다.

고무 바퀴 외에도 모노레일 열차에는 플러스, 마이너스 및 접지의 세 가지 전류 전달 요소로 구성된 접촉 레일이 있습니다. 모노레일 리니어 모터의 공급 전압은 600볼트로 일정합니다.

지하철

전기 지하철은 일반적으로 전압이 750-900볼트인 세 번째(접촉) 레일에서 직류 네트워크로부터 전기를 받습니다. 정류기를 사용하여 교류로부터 변전소에서 직류를 얻습니다.

열차와 접촉 레일의 접촉은 이동식 전류 수집기를 통해 이루어집니다. 접촉 버스는 트랙 오른쪽에 있습니다. 전류 수집기(소위 «팬터그래프»)는 캐리지 대차에 있으며 아래에서 접촉 버스에 대해 압착됩니다. 플러스는 접촉 레일에 있고 마이너스는 기차 선로에 있습니다.

전원 전류 외에도 신호등의 차단 및 자동 전환에 필요한 약한 "신호"전류가 트랙 레일을 따라 흐릅니다. 트랙은 또한 교통 신호 및 해당 구간의 지하철 열차 허용 속도에 대한 정보를 운전실로 전송합니다.

전기 기관차

전기 기관차는 견인 모터로 구동되는 기관차입니다. 전기 기관차의 엔진은 접점 네트워크를 통해 견인 변전소에서 전력을 공급받습니다.

전기 기관차의 전기 부품에는 일반적으로 견인 모터뿐만 아니라 전압 변환기 및 모터를 네트워크에 연결하는 장치 등이 포함됩니다. 전기 기관차의 현재 장비는 지붕이나 덮개에 있으며 전기 장비를 접점 네트워크에 연결하도록 설계되었습니다.

가공선으로부터의 전류 수집은 지붕의 팬터그래프에 의해 제공되며, 그 후 전류는 모선과 부싱을 통해 전기 장치로 공급됩니다. 전기 기관차의 지붕에는 공기 스위치, 전류 유형 스위치 및 팬터그래프 오작동시 네트워크 연결을 끊는 단로기와 같은 스위칭 장치도 있습니다. 버스를 통해 전류는 주 입력, 변환 및 조절 장치, 견인 모터 및 기타 기계, 휠 피스 및 이를 통해 레일, 지면으로 공급됩니다.

전기 기관차의 견인력과 속도의 조절은 모터 전기자의 전압을 변경하고 컬렉터 모터의 여기 계수를 변경하거나 비동기 모터의 공급 전류의 주파수와 전압을 조정하여 달성됩니다.

전압 조정은 여러 가지 방법으로 수행됩니다. 처음에는 직류 전기 기관차에서 모든 모터가 직렬로 연결되고 8 축 전기 기관차에서 한 모터의 전압은 375V이고 현수 전압은 3kV입니다.

트랙션 모터 그룹은 직렬 연결에서 직렬 병렬(직렬로 연결된 모터 4개로 구성된 2개 그룹, 각 모터의 전압은 750V) 또는 병렬(직렬로 연결된 모터 2개로 구성된 4개 그룹, 그런 다음 하나의 모터에 대한 이 전압 — 1500V). 그리고 모터의 중간 전압을 얻기 위해 가변 저항 그룹이 회로에 추가되어 40-60V 단계로 전압을 조정할 수 있습니다. 열의 형태.

전기 기관차 내부의 전력 변환기는 전류 유형을 변경하고 전기 기관차의 견인 모터, 보조 기계 및 기타 회로의 요구 사항을 충족하는 필수 값으로 전선 전압을 낮추는 데 필요합니다. 변환은 보드에서 직접 수행됩니다.

AC 전기 기관차에는 입력되는 고전압을 줄이기 위한 견인 변압기와 AC에서 DC를 얻기 위한 정류기 및 평활 리액터가 제공됩니다. 정적 전압 및 전류 변환기를 설치하여 보조 기계에 전력을 공급할 수 있습니다. 두 가지 유형의 전류를 비동기식으로 구동하는 전기 기관차에는 견인 모터에 공급되는 조정된 전압 및 주파수를 사용하여 직류를 교류로 변환하는 견인 인버터가 사용됩니다.

전철

전기 기차 또는 고전적인 형태의 전기 기차는 접촉 와이어 또는 접촉 레일을 통해 팬터그래프의 도움으로 전기를 받습니다.전기 기관차와 달리 전기 열차 수집기는 자동차와 트레일러 모두에 있습니다.

견인 차량에 전류가 공급되면 특수 케이블을 통해 차량에 전원이 공급됩니다. 전류 수집기는 일반적으로 접촉 와이어의 맨 위에 있으며 팬터그래프 형태의 수집기에 의해 수행됩니다 (트램 라인과 유사).

일반적으로 전류 수집은 단상이지만 전기 열차가 여러 전선 또는 접촉 레일과 별도로 접촉하기 위해 특수 설계의 팬터그래프를 사용하는 경우 (지하철의 경우) 삼상 수집도 있습니다.

전기 열차의 전기 장비는 전류 유형(직류, 교류 또는 2계통 전기 열차가 있음), 견인 모터 유형(수집기 또는 비동기식), 전기 제동의 유무에 따라 다릅니다.

원칙적으로 전기 열차의 전기 장비는 전기 기관차의 전기 장비와 유사합니다. 그러나 대부분의 전동차 모델에서는 차량 내부의 승객 공간을 늘리기 위해 차체 아래와 지붕에 배치됩니다. 전기 기차 엔진을 구동하는 원리는 전기 기관차와 거의 동일합니다.