Díky své široké škále výhod ve srovnání s dieselovými a parními lokomotivními systémy se elektrické lokomotivní systémy staly nejoblíbenějšími a nejpoužívanějšími systémy pro trakční systémy.

S příchodem výkonových elektronických zařízení používají moderní elektrické trakční systémy víceúrovňové střídače pro lepší trakční výkon, jako je vysoká přesnost, rychlá odezva a vyšší spolehlivost.

Elektrické lokomotivní systémy

Vyhodnocení konstrukce elektromotorů a elektrifikačních technologií vedlo nejen k návrhu vysokorychlostních lokomotiv (metra a příměstských železnic), ale také zvýšilo celkovou energetickou účinnost.

Co je to elektrická trakce nebo lokomotiva?

Hnací síla, která způsobuje pohon vozidla, se označuje jako hnací systém. Trakční systém je dvou různých typů: neelektrický trakční systém a elektrický trakční systém.

Neelektrický trakční systém

“typy střídavých motorů a jejich aplikace pdf ”

Hnací systém, který nepoužívá elektřinu v žádné fázi pohybu vozidla, se označuje jako neelektrický hnací systém. Takový trakční systém se používá v parních lokomotivách, IC motorech a v vlaky maglev (vysokorychlostní vlaky).

Elektrický trakční systém

Hnací systém, který využívá elektřinu ve všech stupních nebo v některých fázích pohybu vozidla, se označuje jako elektrický trakční systém.

Elektrické Vs Neelektrická trakce

V elektrickém trakčním systému je hnací síla pro tažení vlaku generována trakčními motory. Elektrický trakční systém lze rozdělit do dvou skupin: jedna je s vlastním pohonem a druhá je třetí kolejový systém.

Mezi systémy s vlastním pohonem patří dieselové elektrické pohony a bateriové elektrické pohony, které mohou generovat vlastní energii pro tažení vlaku, zatímco systémy třetí kolejnice nebo trolejového vedení využívají energii z externí distribuční sítě nebo sítí a příklady zahrnují tramvaje , trolejbusy a lokomotivy poháněné z venkovního elektrického vedení.

Typy kolejových elektrifikačních systémů

Traťová elektrifikace se týká typu systému napájecího zdroje, který se používá při napájení elektrických lokomotivních systémů. Může to být střídavé nebo stejnosměrné napětí nebo kompozitní napájení.

Výběr typu elektrifikace závisí na několika faktorech, jako je dostupnost napájení, typ oblasti použití nebo na službách, jako jsou městské, příměstské a hlavní linky atd.

Existují tři hlavní typy elektrických trakčních systémů:

Systém stejnosměrného proudu (DC)
Elektrifikační systém se střídavým proudem (AC)
Kompozitní systém.

Systém stejnosměrného proudu (DC)

Volba výběru stejnosměrného elektrifikačního systému zahrnuje mnoho výhod, jako je zvážení prostoru a hmotnosti, rychlá akcelerace a brzdění stejnosměrných elektromotorů, nižší náklady ve srovnání se střídavými systémy, nižší spotřeba energie atd.

V tomto typu systému je třífázový výkon přijímaný z energetických sítí snížen na nízké napětí a převeden na stejnosměrný proud usměrňovači a výkonově elektronické převaděče .

3. železniční systém

Tento typ stejnosměrného napájení je do vozidla dodáván dvěma různými způsoby: prvním způsobem je systém 3. kolejnice (boční běh a pod běžící elektrifikovanou tratí a zajišťující zpáteční cestu skrz kolejnice) a druhý způsob je trolejové vedení DC systém. Tento stejnosměrný proud je napájen trakčním motorem, jako je stejnosměrný motor nebo složené motory pro pohon lokomotivy, jak je znázorněno na obrázku výše.

Napájecí systémy stejnosměrné elektrifikace zahrnují napájení 300–500 V pro speciální systémy, jako jsou bateriové systémy (600–1200 V) pro městské železnice, jako jsou tramvaje a lehká metro, a 1500–3000 V pro příměstské a hlavní služby, jako jsou lehká metra a těžká vozidla vlaky metra . Systémy 3. (vodičová kolejnice) a 4. kolejnice pracují při nízkém napětí (600–1200 V) a vysokých proudech, zatímco nadzemní železniční systémy používají vysoké napětí (1 500–3 000 V) a nízké proudy.

DC elektrifikační systém

Vzhledem k vysokému rozběhovému momentu a mírné regulaci otáček jsou stejnosměrné motory v DC trakčních systémech hojně využívány. Poskytují vysoký točivý moment při nízkých otáčkách a nízký točivý moment při vysokých rychlostech.

An regulátor otáček elektromotoru se používá změnou napětí na něj přivedeného. Speciální pohonné systémy, které se používají k ovládání těchto elektromotorů, zahrnují přepínač odboček, tyristorové řízení, ovládání chopperů a mikroprocesorové řídicí pohony.

Nevýhody tohoto systému zahrnují obtíže při přerušení proudů při vysokých napětích při zvýšení poruchového stavu a nutnost umístění stejnosměrných rozvoden mezi krátkými vzdálenostmi.

Elektrifikační systém se střídavým proudem (AC)

Střídavý trakční systém se v dnešní době stal velmi populárním a ve většině trakčních systémů se častěji používá kvůli několika výhodám, jako je rychlá dostupnost a generování střídavého proudu, které lze snadno zvýšit nebo snížit, snadné ovládání střídavých motorů, menší počet požadavků na rozvodny a přítomnost světelných trolejových vedení, která přenášejí nízké proudy při vysokých napětích atd.

Napájecí systémy střídavé elektrifikace zahrnují jedno, třífázové a kompozitní systémy. Jednofázové systémy se skládají z napájení 11 až 15 KV při 16,7 Hz a 25 Hz pro usnadnění proměnných otáček komutačních motorů střídavého proudu.
Využívá to odstoupit transformátor a frekvenční měniče pro převod z vysokého napětí a pevné průmyslové frekvence.

Jednofázová 25KV při 50Hz je nejčastěji používanou konfigurací pro AC elektrifikaci. Používá se pro těžké dopravní systémy a služby hlavní linky, protože nevyžaduje frekvenční převod. Jedná se o jeden z nejrozšířenějších typů kompozitních systémů, kde je napájení převedeno na stejnosměrný proud pro pohon stejnosměrných trakčních motorů.

AC elektrifikační systém

Třífázový systém používá k pohonu lokomotivy třífázový indukční motor a je dimenzován na 3,3 KV, 16,7 Hz. Vysokonapěťový distribuční systém při napájení 50 Hz se převádí na tento jmenovitý výkon elektromotoru pomocí transformátorů a frekvenčních měničů. Tento systém využívá dvě nadzemní vedení a kolejnice tvoří další fázi, což však přináší mnoho problémů na křižovatkách a křižovatkách.

Výše uvedený obrázek ukazuje střídavý elektrický provoz lokomotivy, kde trolejový systém přijímá jednofázovou energii z horního systému. Napájení je zvýšeno transformátorem a poté převedeno na stejnosměrný proud usměrňovačem. Vyhlazovací reaktor nebo meziobvod, filtruje a vyhlazuje stejnosměrný proud, aby se snížily zvlnění, a poté se stejnosměrný proud převádí na střídač měničem, který mění frekvenci, aby získal proměnnou rychlost trakčního motoru (podobně jako u VFD ).

Kompozitní systém

Tento systém zahrnuje výhody stejnosměrných i střídavých systémů. Tyto systémy jsou převážně dvou typů: jednofázový až třífázový systém nebo systém Kando a druhý jednofázový systém na stejnosměrný proud.

Jednofázový až třífázový systém nebo systém Kando

V systému Kando nese jedno trolejové vedení jednofázové napájení 16 KV, 50 Hz. Toto vysoké napětí se snižuje a převádí na třífázové napájení stejné frekvence v samotné lokomotivě prostřednictvím transformátoru a převaděče .

Toto třífázové napájení se dále dodává do třífázového indukčního motoru, který pohání lokomotivu. Vzhledem k tomu, že systém dvou nadzemního vedení třífázového systému je tímto systémem nahrazen jediným nadzemním vedením, je to ekonomické.

Jak jsme již diskutovali v AC elektrifikaci, že jednofázový na stejnosměrný systém je velmi populární, je to nejekonomičtější způsob jednoduchého venkovního vedení a má širokou škálu charakteristik stejnosměrných motorů.
V tomto konkrétním systému je jednofázové napájení systému nadzemního vedení 25 kV, 50 Hz sníženo transformátorem uvnitř lokomotivy a poté převedeno na stejnosměrný proud usměrňovači. Stejnosměrný proud je přiváděn do systému stejnosměrného pohonu, aby poháněl sériový motor a řídil jeho rychlost a brzdné systémy.

Jedná se o elektrické lokomotivní systémy. A doufáme, že jsme vám poskytli dostatek a relevantní informace o různých napájecích systémech používaných v trakčních systémech.

Doporučujeme vám, abyste napsali své návrhy, komentáře a zpětnou vazbu k tomuto článku nebo nápadům na projekty v sekci komentářů níže, a také očekávejte, že vaše návrhy sníží počet zkratových nehod v hnacích systémech.