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Spannung im Kontaktnetz rzhd. Geschichte der Eisenbahnelektrifizierung
2. Elektrische Energieversorgungssysteme Eisenbahnen, Unternehmen des Eisenbahnverkehrs und ihre Arbeitsweise.
2.1 Kurze Geschichte und aktueller Stand der Bahnelektrifizierung.
2.1.1 Geschichte der elektrischen Traktion.
Der erste EZhD wurde 1879 von Siemens in Berlin auf einer Industrieausstellung vorgeführt. Eine elektrische Lokomotive mit einer Leistung von 2,2 kW beförderte drei Wagen mit 18 Fahrgästen. In St. Petersburg wurden 1880 Versuchsfahrten für einen 40-sitzigen Wagen mit einem Elektromotor von 3 kW unternommen. 1881 ging die erste Straßenbahnlinie in Berlin in Betrieb. In Russland wurde 1892 die erste Straßenbahn in Betrieb genommen. Der erste Streckenabschnitt mit elektrischem Lokomotivverkehr wurde 1895 in den USA eröffnet.
2.1.2 Die Hauptetappen der Elektrifizierung der Eisenbahnen in Russland. Elektrifizierungspläne.
Die Elektrifizierung der russischen Eisenbahnen wurde 1920 im Staatsplan für Elektrifizierung (GOELRO) geplant. Die erste elektrische Gleichstrombahn mit einer Spannung von 3 kV Baku - Sabunchi wurde 1926 in Betrieb genommen. 1932 fuhren die ersten elektrischen Lokomotiven durch den Suram-Pass im Kaukasus. Bis 1941 waren 1865 km elektrifiziert. In den Jahren des Großen Vaterländischen Krieges 1941 - 1945 wurde die Elektrifizierung der Eisenbahnen fortgesetzt: die Abschnitte Tscheljabinsk - Zlatoust, Perm - Chusovskaya usw. Der elektrifizierte Abschnitt Murmansk - Kandalaksha arbeitete kontinuierlich in der Frontzone.
Der Masterplan für die Elektrifizierung der Eisenbahnen in der UdSSR wurde 1956 verabschiedet. Seit diesem Jahr hat die Einführungsrate der Elektrotraktion deutlich zugenommen.
Die Elektrifizierungsraten in der UdSSR waren:
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Kilometer |
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Anfang 1991 waren 55,2 Tausend km elektrifiziert. Von den 147.500 Eisenbahnkilometern in der UdSSR waren dies 37,4 %. Das Transportvolumen auf elektrischen Eisenbahnen betrug 65%. Damit sind 1/3 der Bahnen elektrifiziert und 2/3 der Güter werden darauf transportiert. In der Regel waren die verkehrsreichsten Richtungen elektrifiziert. Ein solches Verhältnis von Bahnelektrifizierung und transportierten Gütern weist auf eine erhebliche Effizienz der Bahnelektrifizierung hin.
Die Länge der elektrifizierten Eisenbahnen in Jahren:
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Insgesamt tausend km |
Bei Wechselstrom tausend km |
Länge, in % der Gesamtlänge |
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In Russland | |||
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Elektrifizierungspläne | |||
Die folgenden Eisenbahnlinien verkehren mit elektrischer Traktion:
Wyborg - St. Petersburg - Moskau - Rostow am Don - Tiflis - Jerewan, Baku - 3642 km.
Moskau - Kiew - Lemberg - Tschop - 1765 km.
Moskau - Samara - Ufa - Tselinograd - Chu - 3855 km.
Brest - Minsk - Moskau - Swerdlowsk - Omsk - Irkutsk - Chita - Chabarowsk - Wladiwostok - 10.000 km. 2002 wurde die Elektrifizierung der Transsibirischen Eisenbahn abgeschlossen.
Ufa - Tscheljabinsk - Omsk - Irtysch - Altai - Abakan - Taishet - Severobaikalsk - Taksimo
Bis 1956 erfolgte die Elektrifizierung von Eisenbahnen ausschließlich mit Gleichstrom, zunächst mit einer Spannung von 1,5 kV, dann mit 3 kV. 1956 wurde der erste Abschnitt mit Wechselstrom mit einer Spannung von 25 kV (Abschnitt Ozherelye - Pavelets der Moskauer Straße) elektrifiziert.
Die Phase der Umstellung der elektrischen Traktion von Gleichstrom mit einer Spannung von 3 kV auf Wechselstrom mit einer Spannung von 25 kV hat begonnen.
Im November 1995 wurde zum ersten Mal in der Weltpraxis der Hauptabschnitt der 434 km langen Zima-Slyudyanka-Eisenbahn von 3 kV DC auf 25 kV AC umgestellt. Gleichzeitig wurden zwei Dockingstationen eliminiert. Dadurch konnte das Gewicht von Güterzügen erhöht werden. Es entstand eine einzige durchgehende Autobahn Mariinsk - Chabarowsk mit einer Länge von 4812 km und 2002 nach Wladiwostok, elektrifiziert durch das Stromnetz Wechselstrom 25 kV. Im Oktober 2000 wurde der Abschnitt Loukhi - Murmansk mit Abzweigungen (490) km der Oktyabrskaya-Eisenbahn auf Wechselstrom umgestellt.
Statistische Informationen zur Elektrifizierung der russischen Eisenbahnen:
nach Länge: Dieseltraktion - 53,2 %, Elektrotraktion - 46,8 %;
in Bezug auf das Transportvolumen: Dieseltraktion - 22,3 %, elektrische Traktion - 77,7 %;
nach Stromarten: Gleichstrom mit einer Spannung von 3 kV - 46,7%, Wechselstrom mit einer Spannung von 25 kV - 53,35%;
Der Anteil der elektrifizierten Eisenbahnen in Russland in der Welt:
nach Länge aus dem gesamten Eisenbahnnetz der Welt: Russland - 9%, andere Länder der Welt - 91%;
nach der Länge der elektrifizierten Eisenbahnen: Russland - 16,9%, andere Länder der Welt - 83,1%.
Das Programm zur Elektrifizierung der Bahnen und zur Umstellung des Güterverkehrs von Diesel- auf Elektrifizierung sieht im Zeitraum von 2001 bis 2010 die Elektrifizierung von 7640 km und die Umstellung von rund 1000 km Bahnstrecken von Gleichstrom auf Wechselstrom vor. Gleichzeitig erfolgt die Neuelektrifizierung zu 90 % auf Wechselstrom und nur wenige Zweige auf Gleichstrom. Bis 2010 wird Russland 49,1 Tausend Kilometer elektrifizierte Leitungen haben. Dies wird 56,7 % der Gesamtlänge des Eisenbahnnetzes ausmachen und 81,2 % des gesamten Verkehrsaufkommens darauf abwickeln. Russland wird in den Bereich der optimalsten Nutzung der elektrischen Traktion fallen
Die Einführung der Elektrotraktion erfolgt in folgenden Phasen:
1. Elektrifizierung von Stadtrandgebieten mit einer Gleichspannung von 1,5 kV;
2. Elektrifizierung der Hauptstrecken der Eisenbahn mit einer Spannung von 3 kV und Umstellung auf eine Spannung von 3 kV der Vorortstrecken.
3. Einführung von Wechselstrom mit einer Spannung von 25 kV zusammen mit der Erweiterung des Polygons von Gleichstrom mit einer Spannung von 3 kV. Ein zuverlässiges System zum Zusammenführen zweier Stromarten durch Aufteilen des Kontaktnetzwerks wurde entwickelt.
4. Implementierung eines dreiadrigen Spartransformator-Stromversorgungssystems mit erhöhter Spannung 2x25 kV und Reduzierung der Elektrifizierung auf Gleichstrom 3 kV.
5. Übertragung von Gleichstromabschnitten auf Wechselstrom.
Im letzten Viertel des 19. Jahrhunderts. wurden die Konturen neuer Bereiche des Lokomotivbaus skizziert - Elektrolok- und Diesellokomotivbau.
Die Möglichkeit, elektrische Traktion auf Eisenbahnen einzusetzen, wurde bereits 1874 in einem Privilegantrag des russischen Spezialisten F. A. Pirotsky angedeutet. 1875-1876. Er führte auf der Sestroretsk-Eisenbahn Experimente zur Übertragung von Elektrizität auf vom Boden isolierten Schienen durch. Die Übertragung erfolgte über eine Distanz von ca. 1 km. Die zweite Schiene wurde als Rückleitung verwendet. Strom wurde auf einen kleinen Motor übertragen. Im August 1876 veröffentlichte F. A. Pirotsky einen Artikel im Engineering Journal mit den Ergebnissen seiner Arbeit. Diese Experimente brachten ihn auf die Idee, Elektrowagen für Laufkatzen zu nutzen, die auf Metallschienen fahren.
Die praktische Umsetzung der Idee, elektrische Energie im Verkehr zu nutzen, gehört Werner Siemens (Deutschland), der die erste elektrische Eisenbahn baute, die 1879 auf der Berliner Industrieausstellung ausgestellt wurde. Es war eine kleine Schmalspurstraße, die dafür bestimmt war gehende Ausstellungsbesucher. Ein kurzer Zug aus offenen Anhängern wurde von einer Elektrolokomotive mit zwei Motoren angetrieben, die erhielt Gleichstrom Spannung von 150 V aus einem zwischen den Schienen verlegten Eisenband. Eine der Laufschienen diente als Rückleitung.
1881 baute W. Siemens in Berlin-Lichterfelde erstmals mit einem Motorwagen eine Versuchsstrecke einer elektrischen Straße. Eine der Laufschienen wurde mit 180 V bestromt, die andere Schiene diente als Rückleitung.
Um große Stromverluste zu vermeiden, die durch die schlechte Isolierfähigkeit von Holzschwellen entstanden, beschloss V. Siemens, den Stromkreis des Elektromotors zu ändern. Dazu wurde auf einer 1881 auf der Pariser Weltausstellung im selben Jahr gebauten elektrischen Straße ein Arbeitsdraht verwendet. Er stellte ein Eisenrohr dar, das über den Schienen aufgehängt war. Der untere Teil des Rohres war mit einem Längsschlitz versehen. In der Röhre verlief ein Shuttle, das durch einen Schlitz mit einem flexiblen Draht verbunden war, der am Dach der Lokomotive befestigt war und elektrischen Strom zum Elektromotor leitete. Das gleiche Rohr, das neben dem ersten aufgehängt war, diente als Rückleitung. Ein ähnliches System wurde auf die in den Jahren 1883-1884 gebauten angewendet. S-Bahnen Mödling - Vorderbrühl in Österreich und Frankfurt - Offenbach in Deutschland, die mit einer Spannung von 350 V betrieben werden.
Etwa zur gleichen Zeit wurde in Kinresh (Irland) auf einer Straßenbahnlinie eine dritte Schiene eingesetzt, die neben den Fahrschienen auf Isolatoren verlegt wurde. Dieses System erwies sich jedoch unter den Bedingungen der Stadt als völlig inakzeptabel und behinderte die Bewegung von Kutschen und Fußgängern.
Es ist interessant festzustellen, dass der technische Untergang eines solchen Systems zur Stromversorgung des Motors bereits von F. A. Pirotsky vorhergesehen wurde, der 1880 in der Zeitung S. Petersburg Vedomosti schrieb: „Die von mir gebaute elektrische Eisenbahn ist die einfachste und am billigsten. Es erfordert nicht die Kosten der mittleren Bahnlinie, erhöht unnötig die Kosten der Straße um 5 % und stoppt den Waggonverkehr in der Stadt. Es erfordert nicht die Kosten für gusseiserne Stangen, die unerschwinglich teuer sind.
Dieser Brief wurde von Pirotsky im Zusammenhang mit in der Presse erschienenen Berichten über die Ergebnisse der von ihm am 3. September 1880 in St. Petersburg durchgeführten Tests einer elektrischen Straßenbahn veröffentlicht. Zu dieser Zeit beschäftigte sich F. A. Pirotsky intensiv mit der Umsetzung seiner Projekte im Zusammenhang mit der Schaffung eines zuverlässigen städtischen Elektroverkehrs. Er verstand, dass die Entwicklung des wichtigsten elektrischen Schienenverkehrs unmöglich ist, ohne das grundlegende Problem der Elektrotechnik zu lösen - die Übertragung von Elektrizität über große Entfernungen. Unter Berücksichtigung dessen konzentrierte F. A. Pirotsky seine Aufmerksamkeit auf die Experimente zur elektrischen Bewegung des Autos, die auf städtischen Pferdeeisenbahnen durchgeführt wurden. Damit gelang ihm 1880 erstmals die Bewegung auf den Schienen eines echten zweistöckigen Motorwagens. F. A. Pirotsky präsentierte die Ergebnisse seiner Arbeit 1881 auf der Internationalen Elektroausstellung in Paris, wo er sein Schema einer elektrischen Eisenbahn ausstellte.
1884 wurde in Brighton (England) eine elektrische Eisenbahn nach Pirotskys Schema gebaut, die von einer der 7 Werst langen Schienen angetrieben wurde. Der Betrieb von nur einem Waggon brachte einen Nettogewinn, verglichen mit 420 Franken pro Tag bei Pferdekutschen.
Seit Mitte der 80er Jahre des 19. Jahrhunderts. Die Entwicklung der elektrischen Traktion auf Eisenbahnen beginnt sich intensiv mit amerikanischen Ingenieuren und Unternehmern zu beschäftigen, die sich energisch an die Verbesserung von Elektrolokomotiven sowie Methoden der Stromversorgung machen.
T. A. Edison beschäftigte sich mit dem Problem des elektrischen Eisenbahnverkehrs in den USA, die in der Zeit von 1880 bis 1884 drei kleine Versuchslinien bauten. 1880 schuf er eine elektrische Lokomotive, die in ihrem Aussehen einer Dampflokomotive ähnelte. Die elektrische Lokomotive wurde mit elektrischem Strom von den Gleisschienen angetrieben, von denen eine mit dem Plus- und die andere mit dem Minuspol des Generators verbunden war. 1883 baute T. A. Edison zusammen mit S. D. Field eine fortschrittlichere elektrische Lokomotive ("The Judge"), die auf einer Ausstellung in Chicago und später in Louisville ausgestellt wurde.
Bis 1883 gehört die Arbeit des amerikanischen Ingenieurs L. Daft, der die erste elektrische Hauptbahnlokomotive ("Atreg") für Normalspur, entworfen für die Saratoga-McGregor-Eisenbahn, schuf. 1885 baute Daft eine verbesserte elektrische Lokomotive für die New York Trestle Railroad. Die Lokomotive mit dem Namen „Benjamin Franklin“ wog 10 Tonnen, hatte eine Länge von über 4 m und war mit vier Antriebsrädern ausgestattet. Über die dritte Schiene wurde ein elektrischer Strom von 250 V an einen 125-PS-Motor geliefert. s, der einen achtteiligen Zug mit einer Geschwindigkeit von 16 km/h (10 Meilen pro Stunde) ziehen konnte.
1884 baute der Schweizer Ingenieur R. Tory eine experimentelle Zahnradbahn, die das an einem Berghang gelegene Hotel mit der Stadt Terry (bei Montreux am Genfersee) verband. Die Lokomotive hatte vier Antriebsräder und bewegte sich an einem sehr steilen Hang entlang (1:33). Seine Kapazität war klein und erlaubte es, vier Passagiere gleichzeitig zu transportieren. Beim Abstieg arbeitete der Motor während des Bremsens als Generator und gab elektrische Energie an das Netz zurück.
Seit einigen Jahren arbeitet das technische Denken unermüdlich daran, die Technik der Stromversorgung einer Elektrolokomotive zu verbessern.
1884 bauten Bentley und Knight in Cleveland eine Straßenbahn mit unterirdischem Kabel. Ein ähnliches System wurde 1889 in Budapest eingeführt. Diese Art der Stromversorgung erwies sich als umständlich in der Anwendung, da der Schacht schnell verschmutzte.
Ende 1884 testete Henry in Kansas City (USA) ein System mit Kupferoberleitungen, von denen eine direkt und die andere umgekehrt war.
Bis 1885 baute der belgische Spezialist Van Depoule in Toronto (Kanada) die erste Straßenbahn mit einem Oberleitungsdraht. In seinem Schema dienten die Laufschienen als Rückleitung. Entlang der Strecke wurden Stangen mit Konsolen gebaut, an denen Isolatoren mit einem Arbeitsdraht befestigt waren. Der Kontakt mit dem Arbeitsdraht erfolgte mit Hilfe einer Metallrolle, die an einer Straßenbahnstange montiert war und während der Bewegung entlang des Drahtes „rollte“.
Dieses Aufhängungssystem erwies sich als sehr rationell, wurde nach weiterer Verbesserung in vielen anderen Ländern übernommen und fand bald weite Verbreitung. Bis 1890 waren in den USA etwa 2.500 km elektrische Straßen vom Typ Straßenbahn in Betrieb, bis 1897 waren es 25.000 km. Die elektrische Straßenbahn begann die alten Formen des Stadtverkehrs zu ersetzen.
1890 tauchte erstmals in Europa eine Oberleitung auf einer Straßenbahnlinie in Halle (Preußen) auf. Seit 1893 entwickeln sich elektrische Eisenbahnen in Europa in beschleunigtem Tempo, wodurch ihre Länge bis 1900 10.000 km erreicht hatte.
1890 wurde elektrische Traktion auf der gebauten unterirdischen Londoner Straße angewendet. Über die dritte Schiene wurde dem Elektromotor ein elektrischer Strom von 500 V zugeführt. Dieses System erwies sich als sehr erfolgreich für selbstverfolgende Straßen und begann sich schnell in anderen Ländern zu verbreiten. Einer der Vorteile ist die Möglichkeit, Straßen mit sehr hohem Stromverbrauch zu elektrifizieren, darunter U-Bahnen und Fernbahnen.
1896 wurde die elektrische Traktion mit einer stromführenden dritten Schiene erstmals auf dem Abschnitt Baltimore-Ojai der Eisenbahn eingeführt. Die Elektrifizierung betraf einen 7 km langen Abschnitt der Straße bei der Zufahrt nach Baltimore. Auf diesem Streckenabschnitt wurde ein 2,5 Kilometer langer Tunnel verlegt, der die Bauherren veranlasste, ihn zu elektrifizieren. Die in diesem Abschnitt verkehrenden Elektrolokomotiven erhielten elektrische Energie von der dritten Schiene mit einer Spannung von 600 V.
Die ersten elektrifizierten Eisenbahnen waren kurz. Der Bau von Fernbahnen stieß auf Schwierigkeiten im Zusammenhang mit den großen Energieverlusten, die durch die Übertragung von Gleichstrom über große Entfernungen verursacht werden. Mit dem Aufkommen von Wechselstromtransformatoren in den 1980er Jahren, die es ermöglichten, Strom über große Entfernungen zu übertragen, hielten sie Einzug in die Stromversorgungskreise von Eisenbahnstrecken.
Mit der Einführung von Transformatoren in das Energieversorgungssystem wurde das sogenannte „Dreiphasen-Gleichstromsystem“ oder anders ausgedrückt „Dreiphasen-Energieübertragungs-Gleichstromsystem“ gebildet. Die zentrale elektrische Station produzierte einen Drehstrom. Es wurde in Hochspannung (von 5 bis 15.000 V und in den 20er Jahren - bis zu 120.000 V) umgewandelt, die den entsprechenden Abschnitten der Leitung zugeführt wurde. Jeder von ihnen hatte seine eigene Unterstation, von der der Wechselstrom zu einem Wechselstrom-Elektromotor geleitet wurde, der auf einer Welle mit einem Gleichstromgenerator montiert war. Das Arbeitskabel wurde mit Strom versorgt. 1898 wurde in der Schweiz eine Eisenbahn von beträchtlicher Länge mit einem eigenen Gleis und einem Drehstromsystem gebaut, die Freiburg-Murten-Ins verband. Es folgte die Elektrifizierung einer Reihe weiterer Streckenabschnitte von Eisenbahnen und U-Bahnen.
Bis 1905 ersetzte die elektrische Traktion den Dampf auf unterirdischen Straßen vollständig.
Shukhardin S. "Technologie in ihrer historischen Entwicklung"
Mit der Entwicklung der Industrie u Landwirtschaft Ländern steigt die Menge an Gütern, die von einer Region des Landes in eine andere transportiert werden müssen, und dies stellt Anforderungen an den Schienenverkehr, um die Transport- und Durchsatzkapazität der Eisenbahnen zu erhöhen. In unserem Land wird mehr als die Hälfte des gesamten Frachtumschlags durch elektrische Traktion bewältigt.
Im zaristischen Russland gab es keine elektrischen Eisenbahnen. Die Elektrifizierung der Hauptverkehrsstraßen wurde in den ersten Jahren der Sowjetmacht während der Organisation der Planwirtschaft des Landes geplant.
Im 1920 entwickelten GÖLRO-Plan wurde darauf geachtet, die Trag- und Durchsatzleistung der Eisenbahnen durch Umstellung auf elektrische Traktion zu erhöhen. 1926 wurde die Strecke Baku-Surakhani mit einer Länge von 19 km bei einer Spannung im Kontaktnetz von 1200 V DC elektrifiziert. 1929 wurde der 17,7 km lange Vorortabschnitt Moskau - Mytischtschi mit einer Spannung von 1500 V im Kontaktnetz auf elektrische Traktion umgestellt. Danach begann die Elektrifizierung einiger der klimatisch schwierigsten, verkehrsintensivsten Abschnitte und Strecken mit starkem Profil.
Bis zum Beginn des Zweiten Weltkriegs wurden die schwierigsten Abschnitte im Kaukasus, im Ural, in der Ukraine, in Sibirien, in der Arktis und in den Vororten von Moskau mit einer Gesamtlänge von etwa 1900 km verlegt. Während des Krieges wurden im Ural, in den Vororten von Moskau und Kuibyschew Strecken mit einer Gesamtlänge von etwa 500 km elektrifiziert.
Nach dem Krieg mussten Teile der elektrifizierten Eisenbahnen im Westen des Landes, die sich auf dem vorübergehend vom Feind besetzten Gebiet befanden, wiederhergestellt werden. Außerdem war es notwendig, neue schwere Streckenabschnitte auf elektrische Traktion umzustellen. Vorortabschnitte, die zuvor mit einer Spannung von 1500 V im Fahrdraht elektrifiziert waren, wurden auf eine Spannung von 3000 V umgestellt. Ab 1950 wurde von der Elektrifizierung einzelner Abschnitte auf die Umstellung ganzer güterintensiver Richtungen auf elektrische Traktion und Arbeit umgestellt begann auf den Linien Moskau-Irkutsk, Moskau-Charkow usw.
Die Zunahme der nationalen Wirtschaftsgüterströme und das Wachstum des Personenverkehrs erfordern stärkere Lokomotiven und eine Erhöhung der Zugzahl. Bei einer Spannung im Kontaktnetz von 3000 V verursachten die von leistungsstarken Elektrolokomotiven verbrauchten Ströme, von denen ein erheblicher Teil in der Stromversorgungszone von Traktionsunterwerken liegt, große Energieverluste. Um Verluste zu reduzieren, ist es notwendig, Umspannwerke näher beieinander zu platzieren und den Querschnitt der Drähte des Kontaktnetzes zu erhöhen, was jedoch die Kosten des Stromversorgungssystems erhöht. Es ist möglich, Energieverluste zu reduzieren, indem die durch die Drähte des Kontaktnetzwerks fließenden Ströme reduziert werden, und damit die Leistung gleich bleibt, muss die Spannung erhöht werden. Dieses Prinzip wird im elektrischen Traktionssystem des einphasigen Wechselstroms der Industriefrequenz von 50 Hz bei einer Spannung im Kontaktnetz von 25 kV verwendet.
Die von den Elektrofahrzeugen (Elektrolokomotiven und Elektrozügen) verbrauchten Ströme sind viel geringer als bei einem Gleichstromsystem, was es ermöglicht, den Querschnitt der Drähte des Kontaktnetzes zu verringern und die Entfernungen zwischen Traktionsunterstationen zu vergrößern. Dieses System in unserem Land wurde bereits vor dem Großen Vaterländischen Krieg erforscht. Dann, während des Krieges, musste die Forschung eingestellt werden. 1955-1956. Nach den Ergebnissen der Nachkriegsentwicklung wurde der experimentelle Abschnitt der Halsketten-Pavelets der Moskauer Straße mit diesem System elektrifiziert. In der Zukunft wurde dieses System zusammen mit einem Gleichstrom-Elektrotraktionssystem in großem Umfang auf den Eisenbahnen unseres Landes eingeführt. Bis Anfang 1977 erstreckten sich die elektrifizierten Strecken in der UdSSR über eine Entfernung von etwa 40.000 km, was 28% der Länge aller Eisenbahnen des Landes entspricht. Davon entfallen etwa 25.000 km auf Gleichstrom und 15.000 km auf Wechselstrom.
Eisenbahnen von Moskau nach Karymskaya mit einer Länge von über 6300 km, von Leningrad nach Eriwan - etwa 3,5 Tausend km, Moskau-Swerdlowsk - über 2 Tausend km, Moskau-Woronesch-Rostow, Moskau-Kiew-Tschop, Linien, die den Donbass mit der verbinden Wolgagebiet und mit dem Westteil der Ukraine usw. Außerdem wurde der Vorortverkehr aller großen Industrie- und Kulturzentren auf elektrische Traktion umgestellt.
In Sachen Elektrifizierungsgrad, Streckenlänge, Verkehrsaufkommen und Frachtumschlag hat unser Land alle Länder der Welt weit hinter sich gelassen.
intensiv Eisenbahnelektrifizierung aufgrund seiner großen technischen und wirtschaftlichen Vorteile. Im Vergleich zu einer Dampflokomotive oder bei gleichem Gewicht und Abmessungen kann sie deutlich mehr Leistung haben, da sie keinen Primärmotor (Dampf- oder Dieselmotor) besitzt. Daher ermöglicht die elektrische Lokomotive die Arbeit mit Zügen mit viel höheren Geschwindigkeiten und erhöht folglich den Durchsatz und die Tragfähigkeit der Eisenbahnen. Durch die Steuerung mehrerer Elektrolokomotiven von einem Posten aus (ein System aus vielen Einheiten) können Sie diese Zahlen noch weiter steigern. Höhere Reisegeschwindigkeiten sorgen für eine schnellere Lieferung von Waren und Passagieren an ihr Ziel und bringen zusätzliche wirtschaftliche Vorteile für die Volkswirtschaft.
Die elektrische Traktion hat einen höheren Wirkungsgrad als die Dieseltraktion und insbesondere die Dampftraktion. Die durchschnittliche Betriebseffizienz von Dampftraktion beträgt 3-4 %, von Diesellokomotiven etwa 21 % (bei 30 % Nutzung von Dieselkraftstoff) und von Elektrotraktion etwa 24 %.
Wenn eine elektrische Lokomotive von alten Wärmekraftwerken angetrieben wird, beträgt der Wirkungsgrad der elektrischen Traktion 16-19 % (wobei der Wirkungsgrad der elektrischen Lokomotive selbst etwa 85 % beträgt). Ein so geringer Wirkungsgrad des Systems bei einem hohen Wirkungsgrad einer Elektrolokomotive ist auf große Energieverluste in Öfen, Kesseln und Turbinen von Kraftwerken zurückzuführen, deren Wirkungsgrad 25-26% beträgt.
Moderne Kraftwerke mit leistungsstarken und sparsamen Aggregaten arbeiten mit einem Wirkungsgrad von bis zu 40 % und einem Wirkungsgrad von bis zu 40 %. elektrische Traktion, wenn sie Energie von ihnen erhalten, beträgt 25-30%. Der wirtschaftlichste Betrieb von Elektrolokomotiven und Elektrozügen ist, wenn die Strecke von einem Wasserkraftwerk gespeist wird. Gleichzeitig beträgt der Wirkungsgrad der elektrischen Traktion 60-62%.
Es ist zu beachten, dass Dampflokomotiven und Diesellokomotiven mit teurem und kalorienreichem Kraftstoff betrieben werden. Thermische Kraftwerke können mit niedrigeren Brennstoffqualitäten betrieben werden - Braunkohle, Torf, Schiefer und auch mit Erdgas. Die Effizienz der elektrischen Traktion steigt auch, wenn die Abschnitte von Kernkraftwerken angetrieben werden.
Elektrische Lokomotiven sind zuverlässiger im Betrieb, erfordern geringere Kosten für Inspektionen und Reparaturen der Ausrüstung und ermöglichen eine Steigerung der Arbeitsproduktivität um 16-17 % im Vergleich zur Dieseltraktion.
Nur die elektrische Traktion hat die Eigenschaft, die im Zug gespeicherte mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln und beim regenerativen Bremsen an das Kontaktnetz zu übertragen, damit andere elektrische Lokomotiven oder Motorwagen, die während dieser Zeit im Traktionsmodus arbeiten, verwendet werden können. In Abwesenheit von Verbrauchern kann Energie in das Stromnetz übertragen werden. Durch die Energierückgewinnung ist es möglich, einen großen wirtschaftlichen Effekt zu erzielen. So wurden 1976 rund 1,7 Mrd. kWh Strom durch Rekuperation ins Netz zurückgespeist. Regeneratives Bremsen ermöglicht es, die Sicherheit im Zugverkehr zu erhöhen, den Verschleiß von Bremsbelägen und Felgen zu reduzieren.
All dies ermöglicht es, die Transportkosten zu senken und den Prozess des Warentransports effizienter zu gestalten.
Durch die technische Rekonstruktion der Traktion im Schienenverkehr wurden etwa 1,7 Milliarden Tonnen Kraftstoff eingespart und die Betriebskosten um 28 Milliarden Rubel gesenkt. Wenn wir davon ausgehen, dass bisher Dampflokomotiven auf unseren Autobahnen verkehren würden, dann müsste zum Beispiel 1974 ein Drittel der im Land geförderten Kohle in ihren Hochöfen verbraucht werden.
Elektrifizierung der Russischen Eisenbahnen trägt zum Fortschritt der Volkswirtschaft der umliegenden Gebiete bei, da Industriebetriebe, Kolchosen, Sowchosen Strom aus Umspannwerken beziehen und ineffiziente, unwirtschaftliche lokale Dieselkraftwerke geschlossen werden. Jedes Jahr fließen über 17 Milliarden kWh Energie durch Umspannwerke, um Nicht-Traktionsverbraucher zu versorgen.
Mit elektrischer Traktion steigt die Arbeitsproduktivität. Wenn die Arbeitsproduktivität bei Dieseltraktion im Vergleich zu Dampf um das 2,5-fache steigt, steigt sie bei elektrischer Traktion um das 3-fache. Die Transportkosten auf elektrifizierten Strecken sind 10-15 % niedriger als bei Dieseltraktion.
Das Energieversorgungssystem einer elektrifizierten Eisenbahn besteht aus dem externen Teil des Energieversorgungssystems, der Geräte zur Erzeugung, Verteilung und Übertragung elektrischer Energie zu Traktionsunterstationen (ausschließlich) umfasst;
Der Traktionsteil des Stromversorgungssystems, bestehend aus Traktionsunterstationen von linearen Geräten und einem Traktionsnetz. Das Traktionsnetz wiederum besteht aus einem Kontaktnetz, einem Schienenstrang, Versorgungs- und Saugleitungen (Zubringern) sowie anderen Drähten und Geräten, die entlang der Länge der Leitung und der Kontaktaufhängung direkt oder über spezielle Spartransformatoren angeschlossen sind.
Der Hauptverbraucher elektrischer Energie im Bahnnetz ist die Lokomotive. Aufgrund der zufälligen Lage von Zügen sind zufällige Lastkombinationen unvermeidlich (z. B. Durchfahrt von Zügen mit einem Mindestzugabstand), die die Betriebsweisen des Bahnstromversorgungssystems erheblich beeinflussen können.
Gleichzeitig werden Züge, die sich vom Traktionsunterwerk entfernen, mit elektrischer Energie bei einer niedrigeren Spannung betrieben, was sich auf die Geschwindigkeit des Zuges und folglich auf den Durchsatz des Abschnitts auswirkt.
Neben den Fahrmotoren, die den Zug antreiben, verfügen Lokomotiven über Hilfsmaschinen, die verschiedene Funktionen erfüllen. Die Leistung dieser Maschinen hängt auch mit dem Spannungspegel an ihren Klemmen zusammen. Daraus folgt, dass es in Bahnstromversorgungssystemen sehr wichtig ist, an jedem Punkt des Bahnnetzes ein bestimmtes Spannungsniveau aufrechtzuerhalten.
Die Stromversorgung des elektrifizierten Bahnabschnitts erfolgt aus dem Stromnetz einer bestimmten Region. Ein schematisches Diagramm der Stromversorgung einer elektrifizierten Eisenbahn ist in Abb. 1 dargestellt. 1.3.
Das Fremdenergieversorgungssystem (I) umfasst eine elektrische Station 1, ein Umspannwerk 2, eine Hochspannungsleitung 3. Das Bahnstromversorgungssystem (II) umfasst ein Traktionsunterwerk 4, Einspeisungen 5, eine Saugeinspeisung 6, ein Kontaktnetz 7 und eine Traktionsschiene 9 (s. Abb. Abb. 1.3), sowie Linearvorrichtungen.
Eisenbahnen werden über die Leitungen 35, 110, 220 kV, 50 Hz mit Strom versorgt. Das Bahnstromversorgungssystem kann entweder Gleich- oder Wechselstrom sein.
Reis. 1.3. Schematische Darstellung der Stromversorgung der elektrifizierten Eisenbahn: 1 - Kreiskraftwerk; 2 - Auftrieb Umspannwerk; 3 - dreiphasige Stromleitung; 4 - Umspannwerk; 5 - Versorgungsleitung (Zuleitung); 6 - Saugleitung (Zubringer); 7 - Kontaktnetzwerk; 8 - elektrische Lokomotive; 9 - Schienen
Auf den Eisenbahnen Russlands ein Gleichstromversorgungssystem mit einer Spannung im Kontaktnetz von 3 kV und ein Wechselstromversorgungssystem mit einer Spannung im Kontaktnetz von 25 kV und 2 × 25 kV mit einer Frequenz von 50 Hz, sind weit verbreitet.
Am 1. Januar 2005 betrug die Länge der elektrifizierten Eisenbahnen in Russland 42,6 Tausend km.
3-kV-Gleichstrom-Bahnstromversorgungssystem
Der Stromversorgungskreis des elektrifizierten Abschnitts der Gleichstrombahn ist in Abb. 1 dargestellt. 1.4.
In den meisten Fällen wird das Traktionsnetz von 110 (220)-kV-Bussen über einen Abwärtstransformator gespeist, der eine Spannungsreduzierung auf 10 kV ermöglicht. An die 10-kV-Busse ist ein Umrichter angeschlossen, der aus einem Traktionstransformator und einem Gleichrichter besteht. Letztere sorgt für die Umwandlung von Wechselstrom in konstante Spannung an Reifen 3,3 kV. Das Kontaktnetz ist mit dem "Plus-Bus" und die Schienen mit dem "Minus-Bus" verbunden.
Reis. 1.4. Schematische Darstellung der Stromversorgung eines elektrifizierten Abschnitts einer Gleichstrombahn mit einer Spannung im Kontaktnetz von 3 kV
Das grundlegende Merkmal des DC-Bahnstromversorgungssystems ist die elektrische Verbindung des Fahrmotors mit dem Kontaktnetz, d. h. es gibt ein Kontaktstromabnahmesystem. Fahrmotoren für Gleichstrom-Elektrolokomotiven und Elektrozüge sind für eine Nennspannung von 1,5 kV ausgelegt. Die paarweise Reihenschaltung solcher Motoren ermöglicht eine Spannung von 3 kV im Bahnnetz.
Der Vorteil eines DC-Systems wird durch die Qualität eines seriellen DC-Motors bestimmt, dessen Charakteristik den Anforderungen an Traktionsmotoren in höherem Maße entspricht.
Die Nachteile des DC-Bahnstromversorgungssystems sind:
Aufgrund der niedrigen Spannung im Traktionsnetz, der Strombelastung und der großen Stromverluste (der Gesamtleistungskoeffizient (COP) des Gleichstrom-Elektrotraktionssystems wird auf 22 % geschätzt);
Bei hohen Stromlasten beträgt die Entfernung zwischen Umspannwerken 20 km oder weniger, was die hohen Kosten des Stromversorgungssystems und die hohen Betriebskosten bestimmt.
Große Strombelastungen erfordern eine Kontaktaufhängung mit größerem Querschnitt, was zu einem erheblichen Überlauf knapper Nichteisenmetalle sowie zu einer Erhöhung der mechanischen Belastungen der Kontaktnetzträger führt.
Das elektrische Gleichstromtraktionssystem ist durch große elektrische Energieverluste in den Anfahrwiderständen von Elektrolokomotiven während der Beschleunigung gekennzeichnet (für den Vorortverkehr betragen sie ungefähr 12% des gesamten elektrischen Energieverbrauchs für die Zugtraktion);
Bei elektrischer Gleichstromtraktion gibt es eine intensive Korrosion von unterirdischen Metallstrukturen, einschließlich Kontaktnetzträgern;
Die bis vor kurzem in Umspannwerken verwendeten Sechspuls-Gleichrichter hatten einen niedrigen Leistungsfaktor (0,88 ÷ 0,92) und verursachten aufgrund des nicht sinusförmigen Verlaufs des aufgenommenen Stroms eine Verschlechterung der Qualität der elektrischen Energie (insbesondere bei 10-kV-Bussen). ).
Auf Gleichstromstraßen wird zwischen zentraler und dezentraler Stromversorgung unterschieden. Der Hauptunterschied zwischen diesen Schemata liegt in der Anzahl der Gleichrichtereinheiten in Umspannwerken und den Methoden der Leistungsreservierung. Bei einem zentralen Stromversorgungsschema für Einheiten in einer Umspannstation müssen mindestens zwei vorhanden sein. Bei verteilter Stromversorgung sind alle Umspannwerke eine einzige Einheit, und die Entfernung zwischen Traktions-Umspannwerken wird verringert.
Es besteht die Anforderung, dass bei Ausfall einer Einheit normale Bewegungsgrößen bereitgestellt werden. Im ersten Schema werden zusätzliche (Reserve-)Einheiten für die Redundanz verwendet, im zweiten ein bewusster Verzicht auf die Redundanz der Unterstationsausrüstung durch Knoten und ein Übergang zur gesamten Unterstationsredundanz.
Zum 1. Januar 2005 betrug die Länge der elektrischen Eisenbahnen, die mit einem Gleichstromsystem mit einer Spannung im Traktionsnetz von 3 kV elektrifiziert wurden, 18,6 Tausend km.
Bahnstromversorgungssystem aus Einphasen-Wechselstrom mit einer Spannung von 25 kV, einer Frequenz von 50 Hz
Bei mit Wechselstrom elektrifizierten Eisenbahnen ist das am weitesten verbreitete Stromversorgungssystem 25 kV, 50 Hz. Das schematische Diagramm der Stromversorgung des elektrifizierten Abschnitts ist in Abb. 1.5.
Reis. 1.5. Schematische Darstellung der Stromversorgung eines elektrifizierten Abschnitts einer Wechselstrombahn mit einer Spannung im Kontaktnetz von 25 kV und einer Frequenz von 50 Hz
Das Traktionsnetz wird von 110 (220) kV-Bussen über einen Abwärts-(Traktions-)Transformator gespeist.
Es hat drei Wicklungen:
I - Hochspannungswicklung 110 (220) kV;
II - Wicklung mit niedriger (mittlerer) Spannung 27,5 kV zur Stromversorgung des Kontaktnetzes;
III - Mittelspannungswicklung 35, 10 kV zur Versorgung von Nichttraktionsverbrauchern.
An die 27,5-kV-Busse sind Kontaktnetzabzweige angeschlossen. In diesem Fall speisen die Phasen A und B verschiedene Zweige der Umspannstation. Zur Trennung der Phasen auf dem Kontaktnetz ist ein neutraler Einsatz angeordnet. Phase C ist mit den Schienen verbunden.
Das grundlegende Merkmal des Wechselstrom-Bahnstromversorgungssystems – die elektromagnetische Verbindung des Fahrmotors mit dem Kontaktnetz – wird durch einen elektrischen Lokomotivtransformator bereitgestellt.
Systemvorteile:
Unabhängige Spannungsmodi werden im Kontaktnetzwerk und am Traktionsmotor hergestellt, während der DC-Traktionsmotor beibehalten wird;
Die Spannung im Kontaktnetz wurde auf 25 kV AC erhöht. Dadurch sinkt der Laststrom bei gleicher übertragener Leistung; Spannungs- und Leistungsverluste werden reduziert;
Der Abstand zwischen Traktionsunterstationen wurde vergrößert und ihre Anzahl verringert (zwei- bis dreimal);
Reduzierte Bauzeit und erhöhte Elektrifizierungsrate;
Reduzierter Verbrauch von Nichteisenmetallen.
Nachteile des AC-Bahnstromversorgungssystems:
Asymmetrischer Betrieb von Drehstromtransformatoren (für eine zweiarmige Last) und infolgedessen eine Verschlechterung der Qualität der elektrischen Energie und eine erhebliche Verringerung ihrer verfügbaren Leistung. Beachten Sie, dass die verfügbare Leistung eines Transformators, der im asymmetrischen Modus arbeitet, als die Leistung verstanden wird, die dem Mitsystemstrom bei einer solchen Last entspricht, wenn der Strom in einer der Phasen des Transformators den Nennwert annimmt;
Die Nichtsinusförmigkeit des Systems der verbrauchten Ströme und auch die Verschlechterung der Qualität der elektrischen Energie im Versorgungssystem der Stromversorgung (die Kurve des von Elektrolokomotiven mit einem darauf installierten Zweipulsgleichrichter verbrauchten Stroms enthält negativ höher Harmonische 3, 5, 7 mit großem Zahlenwert);
Niedriger Leistungsfaktor von AC-Elektrolokomotiven. Der Wirkungsgrad des elektrischen Traktionssystems insgesamt wird auf 26 % geschätzt;
Das AC-Traktionsnetz ist eine Quelle elektromagnetischer Einflüsse auf benachbarte Geräte, einschließlich Kommunikationsleitungen, was die Notwendigkeit besonderer Maßnahmen zur Verringerung des elektromagnetischen Einflusses bestimmt.
Das Vorhandensein von Kreisströmen mit einem Zweiwege-Stromversorgungskreis eines Wechselstrom-Traktionsnetzes und folglich zusätzliche große Verluste an elektrischer Energie.
Zum 1. Januar 2005 betrug die Länge der elektrischen Eisenbahnen, die mit einem Wechselstromsystem mit einer Spannung im Traktionsnetz von 25 kV und einer Frequenz von 50 Hz elektrifiziert wurden, zum 1. Januar 2005 24,0 Tausend km.
Schema der externen Stromversorgung von Traktionsunterstationen für elektrische Gleichstrom- und Wechselstrombahnsysteme
Energieschemata für elektrifizierte Bahnen aus dem Stromnetz sind sehr vielfältig. Sie hängen in größerem Maße vom verwendeten elektrischen Traktionssystem sowie von der Konfiguration des Energiesystems selbst ab.
Betrachten Sie die Stromversorgungskreise für elektrische Traktionssysteme mit Gleichstrom (Abb. 1.6) und Wechselstrom (Abb. 1.7).
Typischerweise wird eine 50-Hz-Übertragungsleitung vom Stromnetz mit Strom versorgt und befindet sich entlang der Eisenbahn.
Unter der Spannung des elektrischen Traktionssystems wird die Nennspannung verstanden, für die das elektrische Rollmaterial (EPS) hergestellt wird. Es ist auch die Nennspannung im Kontaktnetz, die Spannung an den Bussen der Umspannwerke wird normalerweise 10% höher als dieser Wert genommen.
Auf Abb. 1.6 und 1.7 sind markiert: 1 - Stromversorgungssystem; 2 - Stromleitung; 3 - Umspannwerke (mit Gleichrichtern, Gleichstrom-Umspannwerken und Umspannwerken - Wechselstrom); 4 - Kontaktnetzwerk; 5 - Schienen; 6 - elektrische Lokomotive.
Reis. 1.6. Schematische Darstellung einer DC-Bahnstromversorgung
Reis. 1.7. Schaltplan der Wechselstrom-Eisenbahn
Elektrobahnen gehören zu den Verbrauchern der ersten Kategorie. Für solche Verbraucher erfolgt die Stromversorgung aus zwei unabhängigen Stromquellen. Diese gelten als separate Bezirksunterstationen, verschiedene Busabschnitte derselben Unterstation - Bezirk oder Traktion. Daher sollte das Stromversorgungsschema der Traktionsunterstationen aus dem Stromnetz so sein, dass der Ausfall einer der Bezirksunterstationen oder Übertragungsleitungen nicht den Ausfall von mehr als einer Traktionsunterstation verursachen kann. Dies kann durch die Wahl eines rationellen Stromversorgungsschemas für Umspannwerke aus dem Stromnetz erreicht werden.
Schemata zum Anschluss von Umspannwerken an LeitungenKraftübertragung
Der Stromversorgungskreis von Umspannwerken aus Stromleitungen ist in Abb. 1 dargestellt. 1.8.
Abb. 1.8. Schema der Zweiwege-Stromversorgung von Umspannwerken aus einer Zweikreis-Stromleitung
Im Allgemeinen hängt der Stromversorgungskreis von Umspannwerken von der Konfiguration des Distriktnetzes, der Leistungsreserve von Kraftwerken und Umspannwerken, der Möglichkeit ihrer Erweiterung usw. ab. In allen Fällen haben sie für eine größere Zuverlässigkeit tendenziell eine Bedeutung ein bidirektionaler Stromversorgungskreis für Traktionsunterstationen (siehe Abb. 1.8). Auf Abb. 1.8. markiert: 1 - Referenz-Umspannwerk (mindestens drei Eingänge von Hochspannungsleitungen). Es ist mit einem Komplex von Hochspannungsschaltgeräten und automatischen Schadensschutzgeräten ausgestattet; 2 - Zwischenstation zum Löten. Hochspannungsschalter werden nicht installiert, wodurch die Kosten des Stromversorgungssystems reduziert werden; 3 - Zwischenstation, Unterteilung von Hochspannungsleitungen zur Reparatur oder Abschaltung im Schadensfall vorgesehen.
Die Gewährleistung der Zuverlässigkeit des Stromversorgungssystems wird durch die Verwendung einer zweikreisigen Hochspannungsleitung, die Bereitstellung einer bidirektionalen Stromversorgung für jedes Stromübertragungsleitungsnetz, die Unterteilung von Stromleitungen an Umspannwerken und einen grundlegenden automatischen Hochgeschwindigkeitsschutz erreicht. Transit Traktion und Bezirk Umspannwerke.
Die Sicherstellung der Effizienz des Stromversorgungssystems wird durch die Reduzierung von Hochspannungsgeräten (Schaltern) zu Lasten von Umspannwerken ohne solche Schalter erreicht. Im Schadensfall an diesen Umspannwerken schaltet der Hochgeschwindigkeitsschutz die Leitungen an den Referenzumspannwerken und während einer Totzeit - an den Zwischenstationen - ab. Intakte Unterstationen werden durch die Wiedereinschaltautomatik eingeschaltet.
Bei Stromversorgung über eine Einkreis-Übertragungsleitung ist der Anschluss von Umspannwerken an Abzweigleitungen nicht zulässig. Alle Unterstationen sind in dem Abschnitt der Leitung enthalten, und an jeder Unterstation werden die dazwischen liegenden Übertragungsleitungen durch einen Schalter abgetrennt.
Merkmale von Einphasenstrom-Traktionsnetz-Stromversorgungskreisenindustrielle Frequenz
Auf Einphasen-Wechselstromstraßen wird das Traktionsnetz von einer dreiphasigen Stromübertragungsleitung über Transformatoren gespeist, deren Wicklungen in dem einen oder anderen Stromkreis verbunden sind.
Bei inländischen Eisenbahnen werden hauptsächlich dreiphasige Dreiwicklungstransformatoren verwendet, die nach dem Schema „Stern-Stern-Dreieck“ des Typs TDTNGE (dreiphasig, Öl, mit Zwangskühlung - Wind, drei Wicklungen, mit Spannungsregelung unter Last, blitzfest, für Elektrotraktion) Leistung 20, 31,5 und 40,5 MV?A. Primärspannung - 110 oder 220 kV, Sekundärspannung für Traktion - 27,5 kV, für regionale Verbraucher - 38,5 und 11 kV.
Um nur die Traktionslast mit Strom zu versorgen, werden dreiphasige Zweiwicklungstransformatoren der Typen TDG und TDNG mit einem Stern-Dreieck-Wicklungsanschlussschema (-11) verwendet. Die Leistung dieser Transformatoren ist die gleiche wie die von Dreiwicklungstransformatoren. Die Verbindung der Traktionswicklung mit einem "Dreieck" ermöglicht eine flachere äußere Kennlinie. Ein Scheitel des "Dreiecks" ist an den Schienen befestigt und die anderen beiden - an verschiedenen Abschnitten des Kontaktnetzes.
Der Stromversorgungskreis eines Einphasen-Wechselstrom-Traktionsnetzes aus einem Drehstromtransformator mit Stern-Dreieck-Wicklungsschaltung ist in Abb. 1 dargestellt. 1.9.
Bei Versorgung der Traktionslast aus drei Phasen müssen die Abschnitte des Traktionsnetzes links und rechts vom Umspannwerk aus unterschiedlichen Phasen versorgt werden. Daher haben sie zueinander phasenverschobene Spannungen.
Reis. 1.9. Schema der Stromversorgung eines Einphasen-Wechselstrom-Bahnnetzes von einem Drehstromtransformator mit Stern-Dreieck-Wicklungsverbindung
Die Ströme in den Phasen können direkt aus den Kirchhoff-Gleichungen erhalten werden. Wenn zum betrachteten Zeitpunkt die Last l links vom Umspannwerk und n rechts ist (siehe Abb. 1.9), dann können wir schreiben:
Ac \u003d ba + l; (1.1)
Ba = cb + n; (1.2)
Cb \u003d ac - l - p; (1.3)
Ac + ba + cb = 0. (1.4)
Gleichung (1.4) impliziert:
Ba = - ac - cb. (1.5)
Wir ersetzen Ausdruck (1.5) in Gleichung (1.1):
Ac \u003d - ac - cb + l. (1.6)
Durch Einsetzen von Formel (1.3) in Ausdruck (1.6) erhalten wir:
Ac \u003d - ac - ac + l + p + l;
3ac \u003d 2 l + n;
Ac = l + n. (1.7)
Durch Einsetzen von Formel (1.7) in Ausdruck (1.3) erhalten wir:
Cb \u003d l + p - l - p;
Cb = - l - S. (1.8)
Durch Einsetzen von Formel (1.8) in Ausdruck (1.2) erhalten wir:
Cb \u003d - l - n + n;
Ba = - l + n. (1.9)
Der Strom in den Phasen des sekundären "Dreiecks" und dementsprechend in den Phasen der Primärwicklung kann auch durch Erstellen eines Vektordiagramms ermittelt werden.
Um ein Vektordiagramm zu erstellen, wird angenommen, dass die Ströme der Einspeisezonen l und n, also die Summenströme der Einspeisungen, die vom Umspannwerk nach links bzw. rechts abgehen, auf die Sekundärwicklungen des Transformators verteilt werden . Mit anderen Worten, Sie müssen den Anteil der Beteiligung bestimmen Sekundärwicklung Transformator in der Versorgung beider Einspeisezonen.
Wenn die Transformatorwicklungen gemäß dem Schema angeschlossen sind und keine Nullströme in der geschlossenen „Dreieck“ -Schaltung vorhanden sind, kann jede Phase unabhängig von der anderen betrachtet werden, dh als einphasiger Transformator. Die sekundärseitige Lastverteilung zwischen den Phasen wird dabei nur durch das Verhältnis der Wicklungswiderstände bestimmt. Die linke Einspeisezone mit dem Strom l wird von der Spannung U ac versorgt. Diese Spannung wird sowohl in den „ah“-Wicklungen als auch in den „bu“- und „cz“-Wicklungen erzeugt. Der Widerstand der "ah"-Wicklungen ist halb so groß wie der Widerstand der anderen beiden in Reihe geschalteten Wicklungen. Daher wird der Strom l zwischen diesen spannungserzeugenden Wicklungen ac in einem Verhältnis von 2:1 aufgeteilt. Der Strom teilt sich auf die gleiche Weise auf.
Lassen Sie uns ein Vektordiagramm erstellen, um die Phasenströme eines dreiphasigen Transformators zu bestimmen (Abb. 1.10).
Reis. 1.10. Vektordiagramm zur Bestimmung der Phasenströme eines Drehstromtransformators
Stellen wir die Spannungs- und Stromvektoren I l, I p im Diagramm dar. Der Strom in den „ah“ -Wicklungen sollte auf der Grundlage des Vorstehenden gleich der Summe von l und p sein zu seiner Länge finden wir auf dem Vektor I p seiner Länge ac als Summe dieser Teile. Der Strom in Phase A des "Sterns" der Primärwicklung (wenn wir das Übersetzungsverhältnis gleich eins und den Leerlaufstrom gleich Null nehmen) ist gleich dem Strom a.
Ebenso setzt sich der Strom in der "cz"-Wicklung aus n und -l zusammen. Wenn wir sie hinzufügen, erhalten wir das aktuelle c. Dementsprechend ist c = C .
Die Last in der „by“-Wicklung besteht aus der Summe - l und n. Durch Addieren der Vektoren erhalten wir die Last der drittniedrigsten belasteten Phase b = B. Beachten Sie, dass die am wenigsten belastete Phase die „Dreieck“-Phase ist die nicht direkt mit den Gleisen verbunden ist.
Auf dem Diagramm in Abb. 1.10 zeigt die Phasenverschiebungswinkel A, B, C zwischen Strom I A, I B, I C und Spannung U A, U B, U C. Beachten Sie, dass A\u003e L und C< П, т. е. углы сдвига А и С для двух наиболее загруженных фаз оказываются разными (даже для Л = П). У «опережающей» (по ходу вращения векторов) С угол меньше, чем у «отстающей» фазы А. Это существенно влияет на потери напряжения в трансформаторе.
Um eine gleichmäßige Belastung der Phasen von Stromübertragungsleitungen zu gewährleisten, werden sie beim Anschluss an Umspannwerke abgewechselt.
Schemata zum Anschließen einer Gruppe von Umspannwerken an eine Stromleitung
Die Anforderungen an das Anschlussschema sind wie folgt:
Gewährleistung der Möglichkeit des Parallelbetriebs auf dem Kontaktnetz benachbarter Umspannwerke;
Schaffung einer gleichmäßigen Belastung der Stromleitung.
Wenn die Energieübertragungsleitung einseitig gespeist wird, sorgt ein Zyklus von drei Umspannwerken mit unterschiedlicher Phasenfolge für deren gleichmäßige Belastung im Bereich zwischen der elektrischen Energiequelle und dem ersten Umspannwerk (Abb. 1.11). Die Generatoren des Kraftwerks arbeiten im normalen symmetrischen Lastmodus. Spannungsverluste von Energieübertragungsleitungen werden aufgrund einer Verringerung der ungleichmäßigen Belastung reduziert.
Betrachten Sie die Schemata zum Anschließen von Umspannwerken an Stromleitungen (siehe Abb. 1.11).
Umspannwerk Nr. 1. In diesem Fall ist der Anschluss des Transformators " A t"Verbindet mit Phase A und die anderen beiden -" Vt "und" C t "- mit den Phasen B bzw. C. Bei diesem Anschluss wird die Unterstation als Typ I bezeichnet. Lassen Sie uns ein Vektordiagramm für diese Unterstation erstellen (Abb. 1.12).
Nacheilphase ac > a. Daher wird der Strom I ac durch den Strom I b des benachbarten Zweigs in Richtung des Nacheilens verschoben. Der Blindleistungsverbrauch steigt (in der nacheilenden Phase), was zu einer Abnahme der darin enthaltenen Spannung führt.
Vorlaufphase cb< b . Следовательно, ток I a сдвигает вектор тока I cb в сторону опережения. Потребление реактивной мощности снижается, напряжение увеличивается.
Aus dem Vorhergehenden folgt, dass von den drei Phasen eine weniger belastet ist - die mittlere - B.
Unterstation Nr. 2. Der Anschluss des Transformators „Vt“ wird nicht mit der gleichnamigen Phase verbunden, sondern mit Phase C, die die eigentliche Phase sein wird. Alle Einspeisezonen erhalten Strom von den Punkten "a" und "b", aber wir können die Phase für den Strom nicht mehr frei wählen, nachdem wir das Stromschema von der ersten Umspannstation gewählt haben.
Lassen Sie uns ein Vektordiagramm erstellen (Abb. 1.13). Beim zweiten Umspannwerk hat sich die Phasenfolge geändert. Wenn es sich bei der ersten Unterstation um ABC (Unterstation Typ I) handelte, wurde es bei der zweiten um DIA (Unterstation Typ II). Jetzt ist die weniger belastete Phase Phase C.
Unterstation Nr. 3. Die Stromversorgung der dritten Zone aus der Unterstation Nr. 2 ist nur vom Punkt "b" möglich (siehe Abb. 1.11). Ab Umspannwerk Nr. 3 muss diese Zone auch von Punkt „b“ versorgt werden. Daher erhalten alle ungeraden Zonen Strom von den Punkten "b" und alle geraden - von den Punkten "a".
Lassen Sie uns ein Vektordiagramm erstellen (Abb. 1.14). Die Spannung zwischen den Fahrdrähten und den Schienen ist in geraden Abschnitten positiv und in ungeraden Abschnitten negativ, d. h. entweder phasengleich mit der Spannung einer der Phasen der Hochspannungsleitung oder ihr entgegengesetzt. Für das Umspannwerk Nr. 3 stellt sich Phase A als die am wenigsten belastete Phase dar. Die Phasenfolge ist CAB (Umspannwerk Typ III).
Reis. 1.12. Vektordiagramm der Spannungen und Ströme für das Umspannwerk Nr. 1
Reis. 1.13. Vektordiagramm der Spannungen und Ströme für das Umspannwerk Nr. 2
Reis. 1.14. Vektordiagramm der Spannungen und Ströme für das Umspannwerk Nr. 3
Die Reihenfolge des Wechsels der am wenigsten belasteten Phasen der Stromübertragungsleitung wird durch die Anzahl der Umspannwerke auf dem Gelände und das Stromversorgungsschema des Traktionsnetzes bestimmt.
Bei Zweiwege-Energieübertragungsleitungen werden Zyklen verwendet, die ein Vielfaches von drei sind (Abb. 1.15).
Reis. 1.15. Anschluss an Stromleitungen von Umspannwerken verschiedene Typen mit Zweiwegeversorgung
Leider löst das Anschließen einer Gruppe von Traktionsunterstationen an eine Stromleitung unter Verwendung der Phasensequenz nicht das gesamte Problem der Strom- und Spannungsasymmetrie. Diese Fragen werden gesondert betrachtet.
Dreileiter-BahnstromversorgungssystemWechselstrom
Dieses System ist eine Art Netzfrequenz-Wechselstromsystem, da die Lokomotive in diesem Fall gleich bleibt. Betrachten Sie als Beispiel ein 2 × 25 kV 50 Hz AC-Bahnstromversorgungssystem.
Das Stromversorgungsschema des elektrifizierten Eisenbahnabschnitts mit dem 2 × 25-kV-Wechselstrom-Bahnstromversorgungssystem ist in Abb. 1 dargestellt. 1.16.
Abb.1.16. Das Stromversorgungsschema des elektrifizierten Eisenbahnabschnitts gemäß dem Bahnstromversorgungssystem mit Wechselstrom 2 × 25 kV:
1 - Abwärtstransformatoren der Unterstation Nr. 1 und 2 (einphasig) 220/25 kV; 2 - lineare Spartransformatoren 50/25 kV mit einer Leistung von 16 mV?A, installiert zwischen Umspannwerken nach 10 - 20 km; 3 - Verbindung der Schienen am Mittelpunkt eines Abwärtstransformators und eines linearen Autotransformators (LAT); 4 - Leistungsfluss bei U = 50 kV; 5 - bei U = 25 kV; 6 - elektrische Lokomotive
Die Entfernung zwischen den Umspannwerken beträgt 60 - 80 km.
Die Vorteile des Systems sind wie folgt:
Durch die Übertragung von Strom an die LAT bei mehr als Hochspannung(50 kV) Leistungs- und Spannungsverluste im Bahnnetz werden reduziert;
Durch die Schirmwirkung der 50-kV-Versorgungsleitung kann der Einfluss des Kontaktnetzes auf benachbarte Leitungen reduziert werden.
Die genannten Vorteile des betrachteten Systems bestimmen seine Anwendung auf Eisenbahnen mit hoher Frachtdichte und schnellem Personenverkehr.
Zu den Nachteilen des Systems gehören:
Anstieg der Elektrifizierungskosten aufgrund der installierten Kapazität von LAT;
Komplikation der Pflege des Kontaktnetzes;
Schwierigkeiten bei der Spannungsregelung.
Erstmals wurde 1971 in Japan ein dreiadriges Wechselstrom-Bahnstromversorgungssystem eingesetzt. In den Commonwealth-Ländern wurde 1979 der erste Abschnitt der Wjasma-Orscha der Weißrussischen Eisenbahn installiert.
Auf der Moskauer, der Gorki- und der ehemaligen Baikal-Amur-Eisenbahn sind derzeit mehr als 2.000 km mit diesem System elektrifiziert.
Das vorgesehene Stromversorgungssystem wird in den Arbeiten genauer betrachtet.
Wenden Sie sich an die Stromversorgungssysteme des Netzwerks
Je nach Anzahl der Versorgungspfade können die Stromversorgungskreise des Kontaktnetzes ein- und mehrpfadig sein. Dabei ist sowohl eine einseitige als auch eine zweiseitige Stromversorgung möglich.
Auf eingleisigen Abschnitten haben sich Schemata der getrennten Einweg-, Konsolen- und Gegenkonsolen-Stromversorgung durchgesetzt. Es wird auch für die bidirektionale Stromversorgung verwendet.
Auf zweigleisigen Abschnitten - Schemata von separaten, Knoten-, Gegenkonsolen, Gegenringen und Parallelversorgung.
Die Wahl der Methode zur Bereitstellung des Kontaktnetzwerks ist mit bestimmten Indikatoren für seinen Betrieb verbunden - Zuverlässigkeit und Effizienz. Die Gewährleistung der Zuverlässigkeit wird durch die Unterteilung des Kontaktnetzes und die Automatisierung der Schaltungsmontage erreicht, die Effizienz - durch die Reduzierung des Verlusts an elektrischer Energie und die gleichmäßige Belastung des Kontaktnetzes einzelner Abschnitte und Spuren.
Die Stromversorgungsschaltungen des Kontaktnetzes sind in Abb. 1.17 und 1.18 dargestellt.
Einspuriger Abschnitt(siehe Abb. 1.17). Das Kontaktnetzwerk ist in zwei Abschnitte unterteilt (durch eine isolierende Schnittstelle oder einen neutralen Einsatz), und jeder Abschnitt wird von der Unterstation über eine eigene Zuleitung gespeist. Wenn ein Abschnitt beschädigt ist, wird nur dieser Abschnitt deaktiviert (Abb. 1.17, a). Bei einem freitragenden Schema (Abb. 1.17, b) wird der Standort von einer Umspannstation auf einer Seite mit Strom versorgt. Im Schadensfall wird der gesamte Bereich stromlos geschaltet. Beim Gegenkonsolenschema (Abb. 1.17, c) wird der Standort von einer Umspannstation auf einer Seite mit Strom versorgt. Jeder Abschnitt hat seinen eigenen Zubringer. Wird eine der Unterstationen abgeschaltet, ist der Standort stromlos.
Abb.1.17. Stromversorgungskreise des Kontaktnetzes eines eingleisigen Abschnitts
zweigleisiger Abschnitt(siehe Abb. 1.18). Ein separater Stromversorgungskreis (Abb. 1.18, a) versorgt jeden Pfad unabhängig voneinander mit Strom. Dabei nimmt der Gesamtquerschnitt der Kontaktaufhängung ab, was zu einer Erhöhung des Verlusts an elektrischer Energie führt. Gleichzeitig ist die Zuverlässigkeit dieses Stromversorgungsschemas im Vergleich zu anderen Schemata höher. Das Knotenleistungsschema (Abb. 1.18, b) wird mit Trennpfosten durchgeführt. Dabei wird der Verlust an elektrischer Energie durch die mögliche Querschnittsvergrößerung der Oberleitung reduziert. Bei einer Beschädigung des Kontaktnetzes ist nicht die gesamte Umspannwerkszone vom Betrieb ausgenommen, sondern nur der Schadbereich zwischen Umspannwerk und Trennstelle.
Abb.1.18. Stromversorgungsschaltungen für das Kontaktnetz eines zweigleisigen Abschnitts
Die Konsolenschaltung (Abb. 1.18, c) versorgt jeden Pfad getrennt von verschiedenen Unterstationen mit Strom. Die Nachteile sind hier die gleichen wie bei einem ähnlichen Schema eines eingleisigen Abschnitts. Das Gegenkonsolenschema (Abb. 1.18, d) ermöglicht es, die Zone zwischen den Umspannwerken in Abschnitte zu unterteilen, die nicht elektrisch miteinander verbunden sind. Jeder Pfad wird von seiner Zuführung gespeist. Bei abgeschaltetem Abzweig ist der Abschnitt spannungslos. Der Verlust an elektrischer Energie nimmt zu.
Mit dem Gegenringschema (Abb. 1.18, e) können Sie die Abschnitte entlang des Rings von zwei Umspannwerken aus speisen, wodurch der Verlust an elektrischer Energie verringert und die Zuverlässigkeit erhöht wird. Die Parallelschaltung (Abb. 1.18, e) der Stromversorgung ist am weitesten verbreitet. Bei diesem Schema wird das Kontaktnetz von zwei Umspannwerken auf beiden Seiten gespeist. Da die Kontaktaufhängung beider Pfade elektrisch miteinander verbunden ist, vergrößert sich ihr Querschnitt, was zu einer Verringerung der elektrischen Energieverluste führt. Gleichzeitig ist die parallele Stromversorgungsschaltung im Vergleich zu anderen Schaltungen sehr zuverlässig.
Bei inländischen Eisenbahnen wird das parallele Stromversorgungsschema als Hauptschema übernommen.
1874 wurden erste Möglichkeiten diskutiert, die Eisenbahn mit elektrischer Traktion auszustatten. Russischer Spezialist F.A. Pirotsky führte im angegebenen Zeitraum die ersten praktischen Experimente auf den Eisenbahnschienen in der Nähe von Sestroretsk über die Möglichkeit der Übertragung elektrischer Energie durch die Verwendung von vom Boden isolierten Schienen durch.
Die ersten Versuche, elektrische Traktion auszustatten
Die Arbeiten wurden in einer Entfernung von einem Kilometer durchgeführt. Die zweite Schiene diente als Rückleitung. Die dabei entstehende elektrische Energie wurde einem kleinen Motor zugeführt. Zwei Jahre später, nach Beginn der laufenden Arbeiten, hat der Spezialist F.A. Pirotsky veröffentlicht einen Artikel über die erzielten Ergebnisse in einer der technischen Ingenieurzeitschriften. Das Endergebnis war, dass er das Starten von Wagen testete, die sich mit Hilfe der erhaltenen Elektrizität entlang der Eisenschienen bewegten.
Erste praktische Anwendung
Der in Deutschland lebende Werner Siemens hat die praktische Anwendung von Strom auf der Schiene umgesetzt. Die Berliner Gewerbeausstellung von 1879 stellte diese Errungenschaft auf ihrem Gelände in Form einer Schmalspurbahn aus, auf der die Gäste der Ausstellung die Ehre hatten zu passieren. Die Zuggarnitur bestand aus mehreren offenen Wagen, die von einer Elektrolokomotive gezogen wurden. Die Bewegung wurde von zwei mit Gleichstrom betriebenen Motoren bereitgestellt, die Spannung von einhundertfünfzig Volt wurde von einem Eisenstreifen geliefert, der sich im Zwischenschienenraum befand. Eine der Laufschienen diente als Rückleitung.
Versuchsgrundstück
Zwei Jahre später vollendete der Erfinder W. Siemens im Berliner Vorort Lichterfeld den Bau von mit elektrischem Strom versorgten Versuchsbahnen, auf denen ein mit einem Motor ausgestattetes Auto fuhr. Die Spannung betrug einhundertachtzig Volt und wurde auf eine Laufschiene geführt - dies war sozusagen ein Rückleiter.
Um den möglichen großen Verlust an elektrischer Energie bei schlechter Isolierung durch den Einsatz von Holzschwellen in dieser Funktion zu eliminieren, musste Ingenieur Werner Siemens umsteigen Schaltplan Stromversorgung für den Elektromotor.
Erste Erfahrung mit hängendem Elektrifizierungssystem
Die Weltausstellung in Paris wurde zur Plattform, auf der die Menschen die elektrische Straße mit einem außenliegenden Arbeitsantrieb sahen. Eine solche Stromversorgung hatte die Form eines Eisenrohrs, das über den Eisenbahnschienen aufgehängt war. Im unteren Teil des Rohres wurde ein Längsschnitt vorgenommen. Im Inneren des Rohres bewegte sich ein Shuttle, das mit einem flexiblen Draht durch den vorhandenen Schlitz verbunden und direkt an der Lokfläche des Daches befestigt wurde und so den Strom zum Elektromotor übertrug.
Ein ähnliches Rohr war parallel zum ersten Rohr nebeneinander aufgehängt und diente als Rückwärtsantrieb. Ein ähnliches System wurde bei den 1884 geschaffenen Straßenbahnen verwendet, die auf deutschem und österreichischem Gebiet in den Städten Offenbach, Frankfurt, Vorderbrühl und Mödling auftauchten. Um den Straßenbahnverkehr sicherzustellen, wurde eine Spannung von dreihundertfünfzig Volt geliefert.
Die irische Stadt Kinresh wurde in denselben Jahren zu einer Art Plattform für Innovatoren, die die dritte Schiene als Stromleiter auf Straßenbahnlinien nutzten. Die Montage erfolgte mit parallel zu den Laufschienen verlaufenden Isolatoren. Leider hatte dieses neue Schema keine lange praktische Anwendung, da es unter städtischen Bedingungen ein klares Hindernis für Fußgänger und Pferdegespanne darstellte.
Die Arbeit eines russischen Ingenieurs
Das Interessanteste ist, dass Fjodor Apollonovich Pirotsky in einem seiner Werke, das in der Zeitungsausgabe von St. Petersburg Vedomosti veröffentlicht wurde, vor all diesen Umständen des technischen Untergangs für die Stromversorgung eines Elektromotors gewarnt hat. Sie stellten direkt fest, dass sein Nachkomme in Form einer elektrischen Eisenbahn die einfachste und billigste Konstruktion ist. Zusätzliche Kosten für die Verlegung der Mittelbahnstrecke, die das Projekt gleich um fünf Prozent verteuert und den Personenverkehr auf den Straßen der Stadt behindert, entfallen. Für die Umsetzung seines Projekts müssen keine gusseisernen Stangen gekauft werden, die viel Geld kosten. Anschließend haben ausländische Erfinder eine so vernünftige Warnung eines russischen Ingenieurs beherzigt und alles in die Tat umgesetzt.
Erfinder F.A. Pirotsky war aktiv an der Umsetzung seines Projekts beteiligt und erkannte, dass der Stadt- und Schienenverkehr ohne Elektrizität keine Zukunft hatte. Basierend auf den Ergebnissen seiner neuen Forschungen und Tests wird es ein zweistöckiges Auto geben, das auf den Straßen von St. Petersburg auftaucht und sich entlang der Schienen bewegt. 1881 wurde dieses Auto auf der Pariser Ausstellung ausgestellt.
Die englische Stadt Brighton wurde 1884 zum Vorreiter bei der praktischen Umsetzung des Projekts des russischen Ingenieurs. Die Länge der elektrischen Eisenbahn, bei der nur eine Schiene mit Strom versorgt wurde, betrug sieben Meilen. So betrug der Reingewinn eines Elektroautos im Vergleich zu einer Pferdekutsche während des Arbeitstages vierhundertzwanzig Franken.
Entwicklungen amerikanischer Ingenieure
Auch auf dem amerikanischen Kontinent hat man nicht tatenlos zugesehen, sondern aktiv an der Verbesserung der Stromversorgung auf einer bereits gebauten Elektrolokomotive gearbeitet.
Der amerikanische Forscher T.A. Edison führte Sucharbeiten zur Verbesserung einer Eisenbahnlokomotive durch, die Strom als Kraftstoff verbraucht. Über einen Zeitraum von vier Jahren, bis 1884, hat T.A. Edison gelang es, drei kurze Gleislinien zu erstellen. Die mit elektrischem Strom betriebene Version der Lokomotive entsprach eher einem Lokomotivenmodell. Die Stromversorgung erfolgte über Generatoren. Eine der Gleisschienen wurde vom Minuspol gespeist, die andere Schiene war mit dem Pluspol des Generators verbunden. Bereits 1883 erschien auf der Ausstellung in Chicago eine moderne Lokomotive für die damalige Zeit auf einem der Standorte, die elektrischen Strom verbrauchte und als „The Judge“ bezeichnet wurde. Die Entwicklung dieser Version der Elektrolokomotive erfolgte in enger Zusammenarbeit mit einem anderen Erfinder, S.D. Aufstellen.
Gleichzeitig gelang es dem amerikanischen Ingenieur L. Daft, das erste Modell der wichtigsten Elektrolokomotive mit dem Namen "Atreg" zu bauen. Die Lokomotive verwendete Normalspur auf den Eisenbahnschienen von McGregor nach Saratoga. Anschließend gelingt es L. Daft, die technischen Qualitäten seiner eigenen Lokomotivversion zu verbessern, aber jetzt heißt sie „Benjamin Franklin“, ihre Masse beträgt zehn Tonnen, ihre Länge vier Meter. Es gab vier Antriebsräder. Die Versorgung mit elektrischem Strom, dessen Spannung zweihundertfünfzig Volt betrug, erfolgte über die dritte Schiene, die den Betrieb des Motors sicherstellte, dessen Leistung das Niveau von einhundertfünfundzwanzig PS erreichte. Sie reichten für den Zug aus, um acht Waggons zu haben, und sie folgten, angetrieben von einer Elektrolokomotive mit einer Geschwindigkeit von sechzehn Kilometern pro Stunde.
Schweizer Zahnradbahn
Der Schweizer Ingenieur Herr R. Thorn baute im selben Jahr 1884 eine Versuchseisenbahn mit Getriebe. Dadurch erhielten das Dorf Tori und das Berghotel eine Verkehrsader mit steilem Gefälle, entlang der eine kleine Elektrolokomotive mit vier Antriebsrädern folgte. Die Leistungsparameter waren unbedeutend und erlaubten nur vier Personen, Passagiere zu befördern. Beim Abstieg wurde der Bremsmodus eingeschaltet und der Elektromotor wurde zu einem Generator, der die erzeugte elektrische Energie an das Netz abgab.
Elektrifizierung in Russland
Projekt
Konstrukteure aller Länder arbeiteten an der Verbesserung der bestehenden Versionen von Elektrolokomotiven sowie an der Technik der Stromversorgung der Lokomotive.
Die Elektrifizierung ging im Russischen Reich eigene Wege. Das Projekt zur Elektrifizierung der ersten heimischen Eisenbahn erschien Ende des 19. Jahrhunderts, im Jahr 1898. Sondern um mit dem Bau des Oranienbaums zu beginnen elektrische Leitung von St. Petersburg nach Krasnye Gorki war erst 1913 möglich. Aufgrund des Ausbruchs des Ersten Weltkriegs konnten die bestehenden Pläne nicht vollständig umgesetzt werden. Infolgedessen wurden begrenzte Abschnitte der Straße zur Straßenbahnlinie der Stadt. In Strelna folgen noch Straßenbahnen den Gleisen.
In der Zeit nach der Revolution initiierte die junge Regierung der RSFSR die Entwicklung des bekannten GOELRO-Plans und genehmigte ihn 1921. Die Elektrifizierung der Gleise sollte in zehn bis fünfzehn Jahren abgeschlossen sein. Die Länge der neuen Gleise im Rahmen des Projekts betrug dreitausendfünfhundert Kilometer und deckte nur einen kleinen Teil der wichtigsten Gebiete ab.
Arbeitsbeginn
Die ersten Eisenbahnen mit elektrischer Traktion erschienen 1926 auf der Strecke von Surakhani nach Sabunchi und weiter in die Hauptstadt Aserbaidschans - Baku. Drei Jahre später meistern elektrische Züge die Vorortstrecke von Moskau-Passagier nach Mytischtschi entlang der Nordbahn.
Es verging etwas mehr Zeit, und 1932 erhielt der Abschnitt des Suramsky-Passes Strom. Jetzt wurde auf dieser Straße der Hauptverkehr von Elektrolokomotiven gewährleistet. Das elektrische Traktionssystem verwendete Gleichstrom, dessen Spannung einen Wert von dreitausend Volt erreichte. In den Folgejahren war es auf den Eisenbahnen der Sowjetunion weit verbreitet. Die ersten Tage des E-Lok-Betriebs zeigten deutlich ihren Vorteil gegenüber der Lokomotivtraktion. Diese Indikatoren waren Produktivität und Energieeffizienz.
Bis 1941 betrug die Länge aller mit elektrischer Energie versorgten Strecken eintausendachthundertfünfundsechzig Kilometer.
die Nachkriegszeit
Im ersten Nachkriegsjahr erreichten die elektrifizierten Strecken ihre Gesamtlänge von zweitausendneunundzwanzig Kilometern. Es sei darauf hingewiesen, dass 663 Kilometer der Straße restauriert und praktisch wieder aufgebaut wurden.
Es gab eine aktive Wiederherstellung der Produktionskapazitäten der zerstörten Fabriken während des Krieges. In der Stadt Nowotscherkassk entsteht ein neues Unternehmen, das sich auf die Herstellung von Elektrolokomotiven spezialisiert hat. Zwei Jahre nach dem Krieg nahm das Rigaer Unternehmen zur Herstellung von elektrischen Zügen seinen Betrieb auf.
Wir dürfen nicht vergessen, dass die Elektrifizierung der Eisenbahnen in dieser schwierigen Nachkriegszeit erhebliche Geldspritzen erforderte. Daher blieb das Zuwachsvolumen von Gleisen mit Strom weit hinter den geplanten Plänen zurück und betrug nur dreizehn Prozent. Dafür gab es viele Gründe, angefangen bei der knappen Finanzierung der Arbeiten bis hin zu den hohen Materialkosten, die für die Durchführung eines solchen Baus erforderlich sind.
50er
In den fünfziger Jahren des 20. Jahrhunderts lag der Ertragswert bezogen auf die geplanten Belastungen bei siebzig Prozent.
Auf dem XX. Parteitag hat der Erste Sekretär des Zentralkomitees der KPdSU N.S. Chruschtschow kritisierte die gesamte Führung des Eisenbahnministeriums scharf. Einige Beamte wurden von ihren Posten entfernt.
Eine der Aufgaben des fünften Fünfjahresplans war der Bau neuer Kraftwerksanlagen, die den Bedarf einer elektrifizierten Eisenbahn decken konnten.
Spätere Masterpläne erforderten die Elektrifizierung von 40.000 Kilometern Eisenbahnstrecken bis 1970.
Bauen Sie das Tempo auf
Und wieder verhilft die Industrialisierung zu einer jährlichen Entwicklung für den Bau von mit Strom ausgestatteten Eisenbahnen in Höhe von zweitausend Kilometern.
Bis März 1962 erschienen siegreiche Berichte über die Erfüllung geplanter Ladungen um einhundertfünf Prozent, was physisch achtKilometern entspricht. All dies zeugte eindeutig von der vorherigen Verzögerung hinter dem Niveau der gewünschten Ergebnisse.
In den siebziger Jahren des zwanzigsten Jahrhunderts begann der Massenersatz durch Halbleitergleichrichter, Quecksilbergleichrichter zu ersetzen, die an Umspannwerken standen. Jede neu gebaute Umspannstation wurde nur mit Halbleitergeräten ausgestattet. All dies führte dazu, dass die leistungsstärksten und zuverlässigsten Wechselrichtereinheiten in der Sowjetunion auftauchten. Sie ermöglichten die Rückführung von überschüssiger Energie, die während des elektrischen Bremsvorgangs von den Fahrzeugen erzeugt wurde, in das primäre externe Netz.
Sicheres und schnelles Trennen des Stroms in einem Fahrdrahtnetz war schon immer schwierig und schmerzhaft, insbesondere während eines Kurzschlusses.
Schließlich tauchten an den Umspannwerken leistungsstarke Schalter auf.
Sie wurden paarweise in einem sequentiellen Muster installiert.
Russische Zeit
Mit dem Beginn des einundzwanzigsten Jahrhunderts nimmt das Tempo des Baus elektrifizierter Kommunikationslinien bei den Russischen Eisenbahnen pro Jahr merklich ab - das sind vierhundertfünfzig Kilometer. Manchmal sank dieser Wert auf hundertfünfzig Kilometer und manchmal stieg er auf siebenhundert Kilometer. Ein erheblicher Teil der elektrifizierten Gleise wurde auf Wechselstrom umgestellt. Eine ähnliche Modernisierung wurde auf den Straßen Kaukasus, Oktober und in sibirischen Richtungen durchgeführt.
Sotschi 2014
Am Vorabend der Olympischen Winterspiele 2014 wurde unmittelbar entlang der Strecke von Adler nach Krasnaya Polyana eine neue elektrifizierte Eisenbahn gebaut. Heute arbeitet die Republik Belarus weiter an der Elektrifizierung der Eisenbahnen auf ihrem Territorium.
