49

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Российский государственный открытый технический

университет путей сообщения

Н.И. Овчинников

Краткий курс лекций

по дисциплине

«Электрические

железные дороги»

специальность 180700

«Электрический транспорт

(железных дорог), (ЭПС)»

2006

Содержание.

1.Виды тяги и их технико-экономическое сравнение. 2.Принципиальная схема электроснабжения. 3.Внешнее электроснабжение. 4. Общие сведения о тяговом электроснабжении. 5.Система постоянного тока. 6.Система переменного (однофазно-постоянного) тока. 7.Система электроснабжения 2х25 кВ на переменном токе. 8.Общие сведения о конструкции контактной сети: 8.1.Виды контактных подвесок. 8.2.Анкеровка и секционирование контактной сети. 8.3.Опоры контактной сети. 8.4.Провода контактной сети. 8.5.Изоляторы. 8.6.Рельсовые цепи. 9.К.П.Д. тяговой сети и системы электроснабжения. 10.Общее устройство электродвигателя постоянного тока и принцип его работы. 11.Параметры двигателя постоянного тока. 12.Свойства двигателя постоянного тока. 13.Сущность электрического торможения. 14.Электромеханические характеристики электродвигателя постоянного тока. 14.1.Электродвигателя с параллельным возбуждением. 14.2.Электродвигателя с последовательным возбуждением. 15.Преимущества и недостатки электродвигателя с последовательным возбуждением. 14.Перерасчёт электромеханических характеристик на электротяговые характеристики. 13.Образование электрической тяги. 15.Влияние изменения передаточного отношения зубчатой передачи и изменения диаметра колёс колёсных пар на характеристики. 16.Образование силы торможения. 17.Сопротивления движению поезда. 18.Уравнение движения поезда. 19.Анализ уравнения движения поезда. 20.Методы решения уравнения движения поезда: 20.1.Аналитический метод. 20.2.Метод установившихся скоростей. 20.3.Графический метод. 21.Основные параметры ЭПС постоянного тока и переменного тока. 22.Упрощенная схема силовой цепи ЭПС постоянного тока: 22.1 .Токоприемник. 22.2.Быстродействующий выключатель. 22.3. Электрические аппараты: 22.3.1 .Электромагнитные контакторы. 22.3.2.Электропневматические контакторы. 22.3.3.Реверсор. 23.Требования к расположению электрического оборудования. 24.Особенности пуска двигателя постоянного тока. 25 Регулирование скоростей движения на ЭПС постоянного тока. 26 .Расчёт ступеней пускового реостата. 27.Процессы при изменении напряжения на двигателях , перерасчет характеристик. 28.Применение ослабления возбуждения. 29.Внешняя характеристика преобразовательной установки. 30.Способы регулирования скорости движения на ЭПС переменного тока. 31.Осевые формулы ЭПС. Контрольные вопросы

3 3 4 4 6 6 7 8 8 9 10 11 12 12 13 13 15 16 17 18 18 19 20 22 24 25 26 27 30 32 33 34 34 34 35 36 36 36 37 38 38 38 39 39 39 40 42 43 44 46 48 49

1.Виды тяги и их технико-экономическое сравнение.

На железных дорогах применяют три вида тяги: паровая, тепловая, электротяга. При паровой тяге поезда обслуживаются паровозами, при тепловой - тепловозами, а в пригородном сообщении - дизельпоездами; при электротяге - электровозами, в пригородном сообщении - электропоездами. Паровозы, тепловозы и дизельпоезда - это автономные локомотивы (источник энергии, идущий на создание движения, находится на самом локомотиве). Электровозы и электропоезда относятся к неавтономным локомотивам.

Несмотря на привязанность к линиям электропитания, электрическая тяга имеет ряд преимуществ:

 1.Мощность тяговых двигателей электровоза не ограничена мощностью источника энергии. Поэтому, при равном или даже меньшем весе, электровоз развивает большую силу тяги  и ведет поезд с более высокой большую скоростью, отсюда:

2. Пропускная способность (количество поездов в единицу времени) возрастает на 30÷50% по сравнению с паровой тягой, а провозная способность (количество тонн груза в единицу времени) возрастает в 1,5÷2 раза.

3. К.П.Д. составляет ≈ 23 % (при тепловой тяге ≈ 19 %, при паровой тяге ≈ 3÷4 %).

4. Электроподвижной состав устойчиво работает в зимних условиях.

5. Более высокая культура в производстве.

6. Возможна работа по системе многих единиц (на тепловозах и дизельпоездах она ограничена необходимостью контроля за работой дизельгенераторных установок в противопожарном отношении).

7. Сравнительно низкие расходы на ремонт и эксплуатацию.

8. Возможность применения рекуперации.

9. Простота управления, быстрая смена направления движения.

Однако электрическая тяга имеет ряд недостатков:

1. Большой расход цветного металла.

2. Работа электроподвижного состава зависит от состояния контактной сети, тяговых подстанций, электростанций.

3. Требуются капитальные затраты на строительство электростанций, тепловых подстанций и сооружений контактной сети, но они окупаются за 2÷4 года.

2. Принципиальная схема электроснабжения.

При электрификации обеспечивается комплексное электроснабжение железных дорог, промышленности, сельского хозяйства. Электроэнергия вырабатывается тепловыми, атомными и гидроэлектростанциями, которые включаются в единую энергосистему.

3. Внешнее электроснабжение.

Трехфазные генераторы на электростанциях вырабатывают электроэнергию напряжением 6,3; 10,5 и до 24 кВ. Для получения более высокого напряжения генератор будет иметь большие габариты. С помощью трансформатора на электростанции напряжение повышается до 35, 110, 220, 330, 550 кВ и подается в линии электропередач (ЛЭП). Передача электроэнергии на расстояния высоким напряжением происходит при малых токах. При этом можно использовать провода ЛЭП меньшего сечения, экономия металла, уменьшаются потери напряжения в ЛЭП. При передаче электроэнергии более высоким напряжением увеличивается стоимость ЛЭП из-за применения усиленной изоляции и в районах с повышенной влажностью между проводами воздух теряет диэлектрические свойства. Выполнялись опытные ЛЭП до 1500 кВ. ЛЭП выполняется двумя параллельными трехфазными линиями.

Электростанции вырабатывают переменное напряжение промышленной частоты 50 Гц. Почему переменное напряжение?

1. Переменное напряжение трансформируется.

2. В качестве электроприводов в промышленности, сельском хозяйстве используются, в основном, электродвигатели переменного тока.

3. Электрические машины переменного тока (как генераторы, так и двигатели) проще по конструкции, надежные в работе, более простые и доступные в ремонте.

Напряжение по ЛЭП поступает к каждой районной подстанции от двух электростанций. На районной подстанции с помощью трансформаторов напряжение понижается для близко расположенных потребителей до 6 или 10 кВ, для дальних потребителей – до 35 кВ. В указанной выше схеме напряжение 10 кВ подводится к понизительным подстанциям также с двух сторон для обеспечения непрерывного снабжения электрической энергией потребителей первой категории, для которых не допускается даже кратковременный перерыв в подаче электрической энергии.

От ЛЭП напряжение подается на тяговую подстанцию и далее для электрификации железной дороги.