Электрификация железных дорог осуществляется как в виде перевода существующих железных дорог на электрическую тягу, так и созданием новых электрифицированных ж


НазваниеЭлектрификация железных дорог осуществляется как в виде перевода существующих железных дорог на электрическую тягу, так и созданием новых электрифицированных ж
Дата публикации25.03.2013
Размер68.5 Kb.
ТипДокументы
userdocs.ru > Физика > Документы
Электрификация железных дорог осуществляется как в виде перевода существующих железных дорог на электрическую тягу, так и созданием новых электрифицированных ж. д. На электрифицированных железных дорогах тяговые электродвигатели локомотивов (электровозов или электрических секциях пригородных поездов) получают энергию от контактной сети, подключенной к тяговой подстанции. Электрифицированная железная дорога одновременно решала еще одну важную задачу — осуществляет электроснабжение районов, прилегающих к дороге: промышленных и сельскохозяйственных предприятий. Для сравнения: в 1975 нетранспортным потребителям передано 26 млрд. кВт-ч при общем потреблении 48,9 млрд. кВт-ч, т.е. более 50%.
Электрификация железной дороги повышает пропускную и провозную способности, надёжность работы, сокращает эксплуатационные расходы, позволяет сделать ж.-д. транспорт более комфортабельным. На электрифицированных ж. д. имеется возможность возврата части электрической энергии в контактную сеть при движении поезда на спусках и при торможении (рекуперация или рекуперативное торможение). Кроме того, для выработки электроэнергии на ТЭЦ обычно используют низкосортное топливо, которое нельзя применять в тепловозах.
Практическое применение электрической тяги на железной дороге впервые использовано в 1895 на магистральном участке ж. д. Балтимор — Огайо в США. А в России электрификация железных дорог началась после революции как часть плана ГОЭЛРО. В 1929 — запущен участок 18 км между Москвой и Мытищами (тогда — Северная жд).
В 1956 ЦК КПСС и Совет Министров СССР приняли Генеральный план Электрификация железных дорог, по которому главнейшие магистральные направления ж. д. подлежали переводу на электрическую тягу. В 1958—65 длина электрифицированных ж.-д. линий возросла с 9,5 до 24,9 тыс. км. На электрическую тягу были переведены крупнейшие ж.-д. направления: Москва— Иркутск (свыше 5 тыс. км), Москва—Горький—Свердловск (около 2 тыс. км) и др., а также пригородные участки крупных городов и промышленных центров.
В контактной сети электрифицированных ж. д. в СССР используется постоянный электрический ток напряжением 3 кВ или переменный однофазный ток промышленной частоты напряжением 25 кВ.
При питании переменным током усложняется конструкция подвижного состава, но значительно упрощаются устройства энергоснабжения электрических железных дорог, увеличивается расстояние между тяговыми подстанциями при тех же потерях до 50 км (20—25 км при постоянном токе), снижается стоимость строительства контактной сети до 10%, в 2,5 раза меньше расход меди (за счет меньшей площади сечения фидеров).
Использование двух родов тока в системе тягового электроснабжения железных дорог сложилось исторически. Все дело в том, что на заре электрификации на ЭПС использовались тяговые электродвигатели (ТЭД) исключительно постоянного тока. Это связано с их конструктивными особенностями, возможностью достаточно простыми средствами регулировать скорость и вращающий момент в широких пределах, возможностью работать с перегрузкой и т.д. Говоря техническим языком, электромеханические характеристики двигателей постоянного тока идеально подходят для целей тяги. Двигатели же переменного тока (асинхронные, синхронные) имеют такие характеристики, что без специальных средств регулирования их применение для электротяги становится невозможным. Таких средств регулирования на начальном этапе электрификации еще небыло и поэтому, естественно, в системах тягового электроснабжения применялся постоянный ток при напряжении сначала 1500, а затем 3000 В, или как принято говорить у электриков, 1,5 или 3 кВ. Строились тяговые подстанции, назначением которых является понижение переменного напряжения питающей сети до необходимого значения, и его выпрямление, т.е. преобразование в постоянное. Но шли годы, объемы перевозок на железной дороге увеличивались, соответственно расла нагрузка тяговых сетей. Мощность равна произведению тока на напряжение. Расли нагрузки, расли и потери в тяговой сети. Ведь потери пропорциональны квадрату тока, или. А это приводило к необходимости усиления тяговой сети, т.е. строились дополнительные тяговые подстанции, увеличивалось сечение проводов. Но все это радикально не решало проблемы. Выход был один — это уменьшить величину тока, но при той же мощности наргузки это можно сделать только поднимая величину напряжения. А тут возникла серьезная проблема: для двигателей постоянного тока напряжение 3 кВ оказалось практически предельным. Это связано с его конструкцией, наличием коллектора и щеток, вращающейся обмотки якоря. При повышении напряжения, надежность работы этих узлов значительно снизилась. Двигатели же переменного тока для тяги в то время были совершенно непригодны. Таким образом, возникло противоречие — для системы электроснабжения напряжение 3 кВ оказалось мало, а для ТЭД повышать его было невозможно. Но выход был найден с помощью перехода на переменный ток! В системе переменного тока на ЭПС стали устанавливать трансформаторы, которые позволяют, как известно, достаточно просто изменять величину напряжения, являются простыми и надежными. После трансформатора устанавливается выпрямитель, а дальше — ТЭД постоянного тока. При этом напряжение на ТЭД можно значительно понизить, тем самым повысив их надежность, а напряжение тяговой сети повысить, уменьшив потери в ней. Так было и сделано. Напряжение тяговой сети переменного тока повысили до 25 кВ, на шинах тяговой подстанции 27,5 кВ. При этом увеличилось расстояние между тяговыми подстанциями, уменьшилось сечение проводов тяговой сети, а следовательно, и стоимость системы электроснабжения. На начальном этапе внедрения переменного тока снова возникли проблемы. Дело в том, что выпрямительная техника того времени была несовершенна. Для выпрямления переменного тока использовались ртутные выпрямители. А это достаточно сложные, дорогие и капризные агрегаты даже при работе в стационарных условиях, не говоря уже об их установке на ЭПС. Это еще несколько задержало внедрение переменного тока. С появлением полупроводниковых выпрямителей эта проблема тоже решилась. Пока шло становление системы переменного тока, система постоянного тока бурно внедрялась на сети железных дорог. Когда все проблемы по переменному току удалось решить, значительная часть дорог оказалась уже электрифицирована на постоянном токе. Таким образом, система электрификации переменного тока является более совершенной и в настоящее время принята основной. По нормам проектирования постоянный ток должен применяться для завершения электрификации направлений, ранее электрифицированных на этом токе и для электрификации участков, примыкающих к таким направлениям. Кроме того, в настоящее время разработана система тягового электроснабжения переменного тока 2х25 кВ. При этом напряжение питающей сети увеличено до 50 кВ, а напряжение в контактной сети сохранилось прежним 25 кВ. По этой системе электрифицирована Байкало-Амурская магистраль и ряд участков в центре России. В местах стыкования систем постоянного и переменного тока устраиваются станции стыкования, где происходит смена локомотивов переменного и постоянного тока. Контактная сеть на станции стыкования может переключаться на любой род тока — полностью или по частям. При этом электровоз, например, одного рода тока подходит к станции, ему подают в КС нужный ток, он оставляет состав на заданном пути, отцепляется, уходит на стоянку с нужным типом тока, после этого ток в контактной сети переключается на другой тип тока, с другой стоянки выходит электровоз с другим типом тока и прицепляется к составу и он продолжает движение. Ещё существуют двухсистемные электровозы, которые могут двигаться при любой системе электропитания. Для перехода с одной системы на другую электровозу в любом случае нужно остановится на станции стыкования и провести определенные операции по переключению — он не может просто продолжить движение без остановки. Еще одним недостатком является их высокая стоимость.
Споры о преимуществах систем не прекратились до сих пор. На заре внедрения переменного тока считалось, что эта система электропитания более экономичная, но время расставило все по своим местам и сейчас однозначного решения нет. Рассмотрим факты:
1. Подвижной состав постоянного тока в полтора раза дешевле.
2. Удельный расход у ЭПС на холмистом профиле, типичном для большей части нашей страны на 30% ниже (для примера ЭР2 — 20-21 Вт, ЭР9 — 28-30 Вт). Вывод напрашивается очевидный и неутешительный — чем больше объемы движения по участку, чем больше убытки от использования переменного тока в части размера затрат электроэнергии на единицу груза.
3. Стоимость электрификации 100 км переменным током на однопутной линии при 2 подстанциях и одностороннем питании будет 60 млн. $, постоянным током при расстоянии между подстанциями в 20 км — порядка 80 млн. $. Кроме экономии на строительстве КС надо не забывать о п.1 — подвижной состав дороже, стоимость электропоезда переменного тока ЭД9М — 3,5 млн. $, ЭД4М — 2,2 млн. $, электровоз переменного тока (например ЭП10) — 1,5 млн. $ — ЭП1, электровоз постоянного тока (например экземпляр Siemens) — около 1 млн. $.
Статистика 80-90-х годов показывает, что если брать удельный расход электроэнергии на участок по показаниям Тяговых Подстанций (а не счетчиков подвижного состава, как часто делают для «облогораживания цифр»), то для переменного участка он на 6-15 процентов выше. Причина — потери в выпрямительных установках подвижного состава.
Есть и европейский опыт — Нидерланды сохранили постоянный ток при том, что у соседних стран — переменный. Из-за этого многие составы имеют двух-, и даже трех- или четырех-системные двигатели.
Есть и пример из российского настоящего — перевод участка Лоухи — Мурманск на переменный ток. Более полное использование мощности локомотива при этом типе питания должно было привести к уменьшению расхода электроэнергии. Но расход увеличился, эксплуатационные расходы выросли.
Тем не менее есть у системы электропитания переменным током и неоспоримые преимущества:
1. При более высоком расходе электроэнергии на тяговых установках подвижного состава может достигаться и более высокая скорость. На практике этого преимущества в России просто негде применить.
2. При сложном профиле, где потребляемая мощность велика. В качестве примера можно привести участок Транссиба — Зима — Слюдянка. Из-за уклона до 19 тыс. потребляемая мощность была настолько велика, что расстояние между подстанциями сделали 11 км, а кое-где и 7 км. Площадь сечения проводов достигала 600 кв. мм (усиление КС третьими и даже четвертыми проводами)
В связи с неоднозначностью ситуации в последнее время отказались от перевода на переменный ток участков Данилов — Ярославль-Главный — Александров, Ярославль — Кострома и ряда других.
Постоянный ток преимущества перед переменным не имеет. По этой причине при новом строительстве линий (и при электрификации линий на автономной тяге) дают предпочтение переменному току.

Еще немного цифр
На электрической тяге осуществляется более 50% всех грузовых перевозок, удельный вес пригородных пассажирских перевозок электропоездами возрос до 77%.
В мире электрификации уделяется огромное значение. В Швейцарии электрифицировано почти 100% ж. д. (около 3000 км), в Швеции — свыше 60% (более 7500 км), в Италии — около 50% (более 8000 км).

Похожие:

Электрификация железных дорог осуществляется как в виде перевода существующих железных дорог на электрическую тягу, так и созданием новых электрифицированных ж iconДоговора с Бельгийским Обществом конно-железных дорог на переустройство...
Одессе. Это был проект договора о пуске электрического трамвая в городе. Линии трамвая намечались в основном по существующим линиям...
Электрификация железных дорог осуществляется как в виде перевода существующих железных дорог на электрическую тягу, так и созданием новых электрифицированных ж iconЛекция Пересечения автомобильных дорог
Пересечение автомобильных дорог с ж/д следует проектировать за пределами станций и путей маневрового движения на прямых участках...
Электрификация железных дорог осуществляется как в виде перевода существующих железных дорог на электрическую тягу, так и созданием новых электрифицированных ж iconПлан Введение Технико-эксплуатационная характеристика участка Расчет...
Отделения железных дорог были организованы приказом мпс СССР №625Ц от 23 февраля 1946 года в целях улучшения руководства работой...
Электрификация железных дорог осуществляется как в виде перевода существующих железных дорог на электрическую тягу, так и созданием новых электрифицированных ж iconОбщие положения инструкции движения поездов. Движение поездов при автоматической блокировке
Российской Федерации в соответствии с основными положениями, установленными Правилами технической эксплуатации железных дорог Российской...
Электрификация железных дорог осуществляется как в виде перевода существующих железных дорог на электрическую тягу, так и созданием новых электрифицированных ж iconКурсовая работа №1 по дисциплине «Подвижной состав железных дорог»
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Электрификация железных дорог осуществляется как в виде перевода существующих железных дорог на электрическую тягу, так и созданием новых электрифицированных ж iconСтатья 209 Гражданского кодекса
Оригинал этого сборника ответов находится здесь. Автор — Павел Протасов. Здесь разобраны наиболее часто встречающиеся вопросы о правомерности...
Электрификация железных дорог осуществляется как в виде перевода существующих железных дорог на электрическую тягу, так и созданием новых электрифицированных ж iconМинистерство транспорта российской федерации приказ
Утвердить прилагаемые Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации
Электрификация железных дорог осуществляется как в виде перевода существующих железных дорог на электрическую тягу, так и созданием новых электрифицированных ж iconОбщество с ограниченной ответственностью
Уральского региона – городе Серове с развитой сетью автомобильных и железных дорог – позволяет мобильно и продуктивно взаимодействовать...
Электрификация железных дорог осуществляется как в виде перевода существующих железных дорог на электрическую тягу, так и созданием новых электрифицированных ж iconК зачету по дисциплине «Изыскания и проектирование железных дорог»...
Продольный профиль. Элементы продольного профиля. Классификация уклонов продольного профиля. Руководящий уклон
Электрификация железных дорог осуществляется как в виде перевода существующих железных дорог на электрическую тягу, так и созданием новых электрифицированных ж iconПредметом железнодорожной статистики
Эта система включает в себя показатели, характеризующие перевозки грузов и пассажиров, техническую оснащённость, наличие и использование...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница